JP5363827B2 - Steel for machine structure, manufacturing method thereof and machine structure parts - Google Patents

Steel for machine structure, manufacturing method thereof and machine structure parts Download PDF

Info

Publication number
JP5363827B2
JP5363827B2 JP2009029405A JP2009029405A JP5363827B2 JP 5363827 B2 JP5363827 B2 JP 5363827B2 JP 2009029405 A JP2009029405 A JP 2009029405A JP 2009029405 A JP2009029405 A JP 2009029405A JP 5363827 B2 JP5363827 B2 JP 5363827B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mass
less
steel
cold
amount
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2009029405A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2010185102A (en
Inventor
智一 増田
武広 土田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kobe Steel Ltd filed Critical Kobe Steel Ltd
Priority to JP2009029405A priority Critical patent/JP5363827B2/en
Publication of JP2010185102A publication Critical patent/JP2010185102A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5363827B2 publication Critical patent/JP5363827B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a steel for machine structures which has excellent cutting treatability while maintaining its cold workability, a method for producing the same, and a component for machine structures. <P>SOLUTION: The steel has a composition containing, by mass, 0.005 to 0.045% C, 0.005 to 0.05% Si, 0.4 to 1% Mn, &le;0.05% P, 0.005 to 0.05% S, 0.01 to 0.06% Al and 0.009 to 0.02% N, and the balance Fe with inevitable impurities, wherein the solid solution amount of N is &ge;0.0085%, the structural fraction of a ferritic phase is &ge;90%, the average area per oxide inclusion in the whole structure is &le;2.5 &mu;m<SP>2</SP>, and also, the number of oxide and sulfide inclusions with the average area of &ge;0.5 &mu;m<SP>2</SP>per piece is &le;70 pieces per 0.25 mm<SP>2</SP>. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、冷間加工により機械構造用部品に製造される機械構造用鋼およびその製造方法ならびに機械構造用部品に関する。   The present invention relates to a machine structural steel manufactured into a machine structural component by cold working, a manufacturing method thereof, and a machine structural component.

自動車等の機械構造用部品であるボルト・ナット、ピニオンギヤ、ステアリングシャフト、バルブリフター、コモンレール等は、近年、軽量化のために高強度化が要求されている。   Bolts / nuts, pinion gears, steering shafts, valve lifters, common rails, and the like, which are parts for machine structures such as automobiles, have recently been required to have high strength for weight reduction.

一方、自動車用変速機や差動装置等の各種歯車伝達装置に利用されるクランクシャフト、コンロッド、トランスミッションギヤ等の機械構造用部品は、一般に、鋼材に熱間鍛造等の熱間加工を施した後、切削加工を施すことによって最終形状に仕上げられる。このような機械構造用部品においても、製造工程におけるCO2の排出量削減のため、熱間加工に代えて冷間加工による鍛造で製造することが要求されている。 On the other hand, mechanical structural parts such as crankshafts, connecting rods and transmission gears used in various gear transmissions such as transmissions and differentials for automobiles are generally subjected to hot working such as hot forging on steel. Then, it is finished to the final shape by cutting. Such mechanical structural parts are also required to be manufactured by forging by cold working instead of hot working in order to reduce CO 2 emission in the manufacturing process.

冷間加工は、熱間加工と異なり高温下での工程ではないため、冷却による形状、寸法の変化が小さいためこれらの精度がよいという利点がある。一方、熱間加工に比べて変形抵抗が高く変形能が小さいため、加工時に鋼材や金型に割れが発生し易いという難点がある。冷間加工により製造される機械構造用部品には、加工性を低下させないことが必要である。   Unlike hot working, cold working is not a process under high temperature, and therefore, there is an advantage that these precisions are good because changes in shape and dimensions due to cooling are small. On the other hand, since the deformation resistance is high and the deformability is small compared to hot working, there is a problem that cracks are likely to occur in the steel material or the mold during working. Machine structural parts manufactured by cold working must not degrade workability.

また、冷間加工技術の進歩に伴って、切削加工時の切削代は減少する傾向が見られる。その結果として、切削による切り込みが小さくなると、切り屑は伸び易くなって絡まり易くなり、それが原因となって切削製品の表面品質が劣化したり、更には自動切削運転の停止を余儀なくさせられたりする等といった切り屑処理性の問題が生じてくる。しかも、冷間加工により加工硬化した後では、切削加工時の剪断角が大きくなって切り屑は更に薄くなり、切り屑処理性の低下が一層顕著になってくる。そのため、焼入焼戻し等の熱処理を施さずに冷間加工してから切削加工を行なう場合には、切り屑処理性の改善が大きな課題となる。   In addition, with the progress of cold working technology, the cutting allowance during cutting tends to decrease. As a result, when the cutting depth is reduced, the chips tend to stretch and become entangled, resulting in deterioration of the surface quality of the cutting product, and even forced to stop the automatic cutting operation. There arises a problem of chip disposal such as. In addition, after work hardening by cold working, the shear angle at the time of cutting increases, the chips become thinner, and the reduction in chip disposal becomes even more pronounced. Therefore, in the case of performing cutting after performing cold working without performing heat treatment such as quenching and tempering, improvement of chip disposal becomes a major issue.

そこで、一般的な切り屑処理性を改善する手段の一つとして、Sを多量に添加することにより、軟質介在物であるMnSの生成を促進させる方法がある。MnSを増加させることで、MnSが応力集中源としての働きが顕著となり、切り屑が分断し易くなる。例えば、特許文献1では、所定元素を所定量含有し、Mn、Cr、S、Oの含有量を所定の関係に規定した高硫黄快削鋼が提案されている。本発明では、Sの含有率を高めつつも、粗大な硫化物を抑制することで被削性を最大化させている。   Therefore, as one of the means for improving the general chip disposability, there is a method of promoting the generation of MnS which is a soft inclusion by adding a large amount of S. By increasing MnS, the function of MnS as a stress concentration source becomes remarkable, and chips are easily divided. For example, Patent Document 1 proposes a high-sulfur free-cutting steel that contains a predetermined amount of a predetermined element and defines the contents of Mn, Cr, S, and O in a predetermined relationship. In the present invention, the machinability is maximized by suppressing coarse sulfides while increasing the S content.

また、特許文献2では、所定元素を所定量含有し、非金属介在物としてB系介在物を含まず、C系介在物が非金属介在物中に占める割合を1%以上70%未満とした冷間鍛造性及び被削性に優れた鋼材が開示されている。本発明では、切り屑処理性(工具の摩耗特性)に悪影響を及ぼすAlを単独で生成させないために、Caを添加させ、且つ良好な冷間鍛造性を得るために、CとSの範囲を限定している。 In Patent Document 2, a predetermined amount of a predetermined element is contained, a B-based inclusion is not included as a nonmetallic inclusion, and a ratio of the C-based inclusion in the nonmetallic inclusion is 1% or more and less than 70%. A steel material excellent in cold forgeability and machinability is disclosed. In the present invention, C and S are added in order to add Ca and to obtain good cold forgeability in order not to generate Al 2 O 3 alone, which adversely affects chip disposal (tool wear characteristics). The range is limited.

さらに、特許文献3では、所定元素を所定量含有し、且つ、Al/N:2.0〜15.0を満足し、快削元素を含まないことを特徴とする快削鋼が開示されている。本発明では、S含有量を低減させ、且つ、AlとNの含有量を所定の範囲に限定することで、鋼中にAlNを析出させ、切削中の潤滑効果を発揮させている。   Furthermore, Patent Document 3 discloses a free-cutting steel characterized by containing a predetermined amount of a predetermined element, satisfying Al / N: 2.0 to 15.0, and not including a free-cutting element. Yes. In the present invention, by reducing the S content and limiting the Al and N contents to a predetermined range, AlN is precipitated in the steel, and the lubricating effect during cutting is exhibited.

特開2005−307243号公報JP 2005-307243 A 特開2002−322535号公報JP 2002-322535 A 特開2003−226932号公報JP 2003-226932 A

しかしながら、前記した技術に関しては、以下に示す問題がある。
特許文献1に記載の高硫黄快削鋼では、硫化物系介在物を球状化・微細分散させるため、Sを多量添加させ、且つ、Mn、S、Cr、O量が所定の範囲となるように決定されている。しかし、これらの元素は、介在物形成に使われない分は鋼中に固溶し、鋼材を固溶強化させるため、固溶強化によって冷間加工時の変形抵抗が増大し、冷間加工性が劣化する懸念がある。また、生成するMnSが鋼材の欠陥ともなってしまうため、鋼材の耐食性や、熱間あるいは冷間加工性が劣化するという問題がある。さらに、MnS等の硫化物は軟質であるがゆえに鍛伸方向(圧延方向)に伸張し易く、材料強度に異方性を生じさせる原因にもなる。
However, the above technique has the following problems.
In the high-sulfur free-cutting steel described in Patent Document 1, in order to spheroidize and finely disperse sulfide inclusions, a large amount of S is added, and the amounts of Mn, S, Cr, and O are within a predetermined range. Has been determined. However, since these elements are dissolved in steel to the extent that they are not used to form inclusions, and strengthen the steel solution, the solid solution strengthening increases the deformation resistance during cold working, thereby reducing the cold workability. There is a concern of deterioration. Moreover, since MnS to produce | generate also becomes a defect of steel materials, there exists a problem that the corrosion resistance of steel materials, hot or cold workability deteriorates. Furthermore, since sulfides such as MnS are soft, they tend to stretch in the forging direction (rolling direction) and cause anisotropy in material strength.

また、特許文献2に記載の鋼材では、良好な被削性、冷間鍛造性は確保できるものの、冷間鍛造後の部品強度は加工硬化に応じた強度となる。そのため、部品の軽量化、高強度化を図るには、熱処理を付与する必要があり、製造コストが増加すると共に、CO削減に貢献できないという問題がある。さらに、特許文献3に記載の快削鋼では、AlNによる工具保護効果は認められると予測されるが、切り屑処理性、冷間加工性の改善効果は、十分ではないという問題がある。 Moreover, in the steel material of patent document 2, although favorable machinability and cold forgeability are securable, the component strength after cold forging becomes the intensity | strength according to work hardening. Therefore, in order to reduce the weight and strength of the components, it is necessary to apply heat treatment, which increases the manufacturing cost and cannot contribute to CO 2 reduction. Furthermore, in the free-cutting steel described in Patent Document 3, it is predicted that the tool protection effect by AlN is recognized, but there is a problem that the improvement effect of chip disposal and cold workability is not sufficient.

本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷間加工性を保持させつつ、切削処理性にも優れる機械構造用鋼、および、その製造方法、ならびに、その機械構造用鋼を加工してなる機械構造用部品を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and has as its object the steel for machine structure that is excellent in cutting processability while maintaining the cold workability, the manufacturing method thereof, and the machine structure thereof An object of the present invention is to provide a machine structural part obtained by processing steel.

本発明者らは、前記課題を解決するため、以下の事項について検討した。
冷間加工性(冷間鍛造性)を向上させるためには、変形時の応力集中の起点である硬質相(マルテンサイト、パーライト、ベイナイト等)と軟質相(フェライト)との界面を減らせばよい。しかし、硬質相を減らすと、鋼が軟らかくなって、切り屑が長くつながり易く、すなわち、切り屑分断性が低下し、切り屑処理性が劣化する。このように、冷間加工性と切り屑処理性は相反する性質を持つ。
In order to solve the above problems, the present inventors have examined the following matters.
In order to improve cold workability (cold forgeability), it is only necessary to reduce the interface between the hard phase (martensite, pearlite, bainite, etc.) and the soft phase (ferrite) that is the starting point of stress concentration during deformation. . However, when the hard phase is reduced, the steel becomes soft and the chips are easily connected for a long time, that is, the chip breaking property is lowered and the chip disposability is deteriorated. Thus, cold workability and chip disposal properties are contradictory.

そこで、冷間加工性と切り屑分断性を両立させるため、酸化物系介在物と共に、硫化物系介在物のサイズを小さくし、鋼中に均一分散させればよいと考え、C(炭素)量を低C域に制限することとした。これにより、溶鋼が凝固するまでの温度域を狭幅化することができ、介在物が大きく成長する前に凝固させることができ、同時に硬質相も低減することができる。続いて、切削時には発熱が生じることから、軟質な鋼自身を硬く、脆化させればよいと考え、鋼中にNを多量に添加し、熱処理によって固溶N(固溶状態としてのN)量を増加させることとした。その結果、一般的な炭素鋼よりも切り屑が分断し易くなり、且つ冷間加工性は全く劣化しないことが明らかとなった。更に固溶Nによる動的ひずみ時効と静的ひずみ時効によって、冷間加工後は加工硬化以上に部品強度を向上させることができ、冷間加工性、冷間加工後強度、切り屑処理性(切り屑分断性)の全てに優れた機械構造用鋼(鋼材)の発明に至ることができた。   Therefore, in order to achieve both cold workability and chip breaking properties, it is considered that the size of the sulfide inclusions together with the oxide inclusions should be reduced and uniformly dispersed in the steel, and C (carbon) The amount was limited to the low C region. Thereby, the temperature range until molten steel solidifies can be narrowed, it can be solidified before the inclusion grows large, and a hard phase can also be reduced simultaneously. Subsequently, since heat is generated during cutting, it is considered that the soft steel itself should be hardened and brittle, so that a large amount of N is added to the steel and solid solution N (N in a solid solution state) is obtained by heat treatment. The amount was decided to increase. As a result, it became clear that chips are more easily divided than general carbon steel, and that the cold workability does not deteriorate at all. Furthermore, dynamic strain aging and solid strain aging due to solute N can improve part strength more than work hardening after cold working. Cold workability, post-cold working strength, chip disposal ( It was possible to arrive at the invention of steel for machine structural use (steel material) excellent in all of (chip cutting property).

すなわち、本発明に係る機械構造用鋼は、C:0.005〜0.045質量%、Si:0.005〜0.05質量%、Mn:0.4〜1質量%、P:0.05質量%以下、S:0.005〜0.05質量%、Al:0.01〜0.06質量%、N:0.009〜0.02質量%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる組成を有し、N固溶量は0.0085質量%以上であり、フェライト相の組織分率が、90%以上であり、全組織中の酸化物系介在物1個あたりの平均面積が2.5μm以下、且つ、1個あたりの平均面積が0.5μm以上の酸化物系および硫化物系介在物の個数が、0.25mm当たり70個以下であることを特徴とする。 That is, the steel for machine structure according to the present invention has C: 0.005 to 0.045 mass%, Si: 0.005 to 0.05 mass%, Mn: 0.4 to 1 mass%, P: 0.00. 05 mass% or less, S: 0.005 to 0.05 mass%, Al: 0.01 to 0.06 mass%, N: 0.009 to 0.02 mass%, with the balance being Fe and inevitable It has a composition comprising impurities, the N solid solution amount is 0.0085% by mass or more, the structure fraction of the ferrite phase is 90% or more, and the average per oxide inclusion in the entire structure The number of oxide-based and sulfide-based inclusions having an area of 2.5 μm 2 or less and an average area of 0.5 μm 2 or more per piece is 70 or less per 0.25 mm 2. To do.

このように、極低炭素鋼とすることにより、主組織をフェライト相として冷間加工性を付与することができる。そして、溶製中の脱酸、脱硫のためにMnを添加し、一方、脱酸元素であるSiは冷間加工性を低下させないように、同じく脱酸元素であるAlはNの固溶量を低減させないように、それぞれ微量の添加とする。また、Nを十分に固溶させることで、軟質のフェライト組織を、冷間加工後に加工硬化分以上に強度を増加させることができる。また、Sを適量添加することで、冷間加工性と被削性のバランスが向上する。さらに、介在物の平均面積等を所定に規定することで、切り屑処理性が向上する。   Thus, by using ultra-low carbon steel, cold workability can be imparted with the main structure as the ferrite phase. Then, Mn is added for deoxidation and desulfurization during melting, while Al, which is also a deoxidizing element, is a solid solution amount of N so that Si, which is a deoxidizing element, does not deteriorate cold workability. In order not to reduce the amount, each is added in a small amount. Further, by sufficiently dissolving N, the strength of the soft ferrite structure can be increased more than the work-hardened content after cold working. Moreover, the balance between cold workability and machinability is improved by adding an appropriate amount of S. Furthermore, chip treatability improves by prescribing | regulating the average area etc. of an inclusion to predetermined.

また、本発明に係る機械構造用鋼において、前記組成がさらに、Cr:2質量%以下、およびMo:2質量%以下のうち1種以上を含有してもよい。
Cr,Moを添加することにより、機械構造用鋼の冷間加工性および冷間加工後の硬さが向上する。
Moreover, in the steel for machine structure according to the present invention, the composition may further contain one or more of Cr: 2% by mass or less and Mo: 2% by mass or less.
By adding Cr and Mo, the cold workability of the machine structural steel and the hardness after cold work are improved.

また、本発明に係る機械構造用鋼において、前記組成がさらに、Ti:0.2質量%以下、Nb:0.2質量%以下、およびV:0.2質量%以下のうち1種以上を含有してもよい。
Ti,Nb,Vを添加することにより、これらの窒素化合物が形成されて機械構造用鋼の冷間加工後の靭性が高くなり、耐割れ性が向上する。
In the steel for machine structure according to the present invention, the composition further includes at least one of Ti: 0.2% by mass or less, Nb: 0.2% by mass or less, and V: 0.2% by mass or less. You may contain.
By adding Ti, Nb, and V, these nitrogen compounds are formed, the toughness after cold working of the steel for machine structural use is increased, and the crack resistance is improved.

また、本発明に係る機械構造用鋼において、前記組成がさらに、B:0.005質量%以下を含有してもよい。
Bを添加することにより、不可避的に含有されるPのフェライト粒界偏析による粒界強度の低下が抑制される。
In the steel for machine structure according to the present invention, the composition may further contain B: 0.005% by mass or less.
By adding B, a decrease in grain boundary strength due to segregation of P ferrite grain boundaries unavoidably contained is suppressed.

また、本発明に係る機械構造用鋼において、前記組成がさらに、Cu:5質量%以下、Ni:5質量%以下、およびCo:5質量%以下のうち1種以上を含有してもよい。
Cu,Ni,Coを添加することにより、機械構造用鋼のひずみ時効を促進させて冷間加工後の強度が向上する。
In the steel for machine structure according to the present invention, the composition may further contain one or more of Cu: 5% by mass or less, Ni: 5% by mass or less, and Co: 5% by mass or less.
By adding Cu, Ni and Co, the strain aging of the mechanical structural steel is promoted and the strength after cold working is improved.

また、本発明に係る機械構造用鋼において、前記組成がさらに、Ca:0.05質量%以下、REM:0.05質量%以下、Mg:0.02質量%以下、Li:0.02質量%以下、Pb:0.5質量%以下、およびBi:0.5質量%以下のうち1種以上を含有してもよい。
これらの元素を添加することにより、機械構造用鋼の冷間加工性および冷間加工後の被削性が向上する。
In the mechanical structural steel according to the present invention, the composition further includes Ca: 0.05% by mass or less, REM: 0.05% by mass or less, Mg: 0.02% by mass or less, Li: 0.02% by mass. % Or less, Pb: 0.5% by mass or less, and Bi: 0.5% by mass or less.
By adding these elements, the cold workability of machine structural steel and the machinability after cold work are improved.

本発明に係る機械構造用鋼の製造方法は、前記記載の組成を有する合金を溶解する溶解工程と、前記溶解工程で溶解された溶解物を鋳造する鋳造工程と、前記鋳造工程で鋳造された鋳塊を、1000〜1200℃で圧延または鍛造することで熱間加工する熱間加工工程と、前記熱間加工工程で熱間加工された熱間加工材を、1000℃の状態から200℃の状態まで冷却する際に、2.5℃/s以上の冷却速度で冷却する冷却工程と、を含むことを特徴とする。 The manufacturing method of the steel for machine structure according to the present invention includes a melting step for melting the alloy having the composition described above, a casting step for casting the melt melted in the melting step, and a casting step performed in the casting step. A hot working step for hot working by rolling or forging the ingot at 1000 to 1200 ° C., and a hot work material hot worked in the hot working step from a state of 1000 ° C. to 200 ° C. A cooling step of cooling at a cooling rate of 2.5 ° C./s or more when cooling to a state .

このような機械構造用鋼の製造方法によれば、冷間加工性および切り屑処理性に優れた前記記載の機械構造用鋼が製造される。   According to such a method for manufacturing machine structural steel, the machine structural steel described above, which is excellent in cold workability and chip disposal, is manufactured.

本発明に係る機械構造用部品は、前記記載の機械構造用鋼を、開始温度200℃未満で冷間加工して製造されたことを特徴とする。
このような機械構造用部品は、良好な強度および硬度を有するものである。
A machine structural component according to the present invention is manufactured by cold working the above-described machine structural steel at a start temperature of less than 200 ° C.
Such machine structural parts have good strength and hardness.

本発明の機械構造用鋼は、冷間加工性を十分に有し、またある程度の大きさの鋼材に容易に製造可能である。さらに、超硬工具あるいはコーティングを施した工具等による切削を行った時の切り屑処理性に優れるため、切削製品の表面品質が劣化することがなく、切削加工の自動化をより安定的に実施することができる。   The steel for machine structure of the present invention has sufficient cold workability and can be easily manufactured into a steel material having a certain size. In addition, it has excellent chip control when cutting with cemented carbide tools or coated tools, etc., so the surface quality of the cutting product will not deteriorate and the automation of cutting will be performed more stably. be able to.

また、本発明の機械構造用鋼の製造方法では、前記したような、冷間加工性および切り屑処理性に優れた機械構造用鋼を製造することができる。   Moreover, in the manufacturing method of the steel for machine structures of this invention, the steel for machine structures excellent in the cold work property and the chip disposal property as mentioned above can be manufactured.

さらに、本発明の機械構造用部品は、本発明の機械構造用鋼を用いて冷間加工したものであり、冷間加工時に割れが発生せず、歩留まりが向上し、また、所要の強度および硬度を示すものである。そのため、部品の軽量化を可能とするものである。   Furthermore, the machine structural component of the present invention is cold worked using the steel for machine structural use of the present invention, cracks do not occur during cold working, the yield is improved, and the required strength and Indicates hardness. Therefore, it is possible to reduce the weight of the parts.

本発明の一部の実施例および比較例において、部品強度(加工後硬さ)と最大変形抵抗との関係を示すグラフである。In some examples and comparative examples of the present invention, it is a graph which shows relation between part strength (hardness after processing) and maximum deformation resistance.

次に、本発明に係る機械構造用鋼およびその製造方法ならびに機械構造用部品について詳細に説明する。   Next, the steel for machine structure according to the present invention, the manufacturing method thereof, and the parts for machine structure will be described in detail.

≪機械構造用鋼≫
機械構造用鋼は、所定量のC、Si、Mn、P、S、Al、Nを含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる。さらに必要に応じて、他の成分を含有してもよい。
そして、固溶Nが所定量以上であり、フェライト相の組織分率、全組織中の酸化物系介在物1個あたりの平均面積、および、1個あたりの平均面積が0.5μm以上の酸化物系および硫化物系介在物の個数を所定に規定したものである。
以下、具体的に説明する。
≪Mechanical structural steel≫
The steel for machine structure contains a predetermined amount of C, Si, Mn, P, S, Al, N, and the balance consists of Fe and inevitable impurities. Furthermore, you may contain another component as needed.
Further, the solid solution N is a predetermined amount or more, the structure fraction of the ferrite phase, the average area per oxide inclusion in the entire structure, and the average area per piece is 0.5 μm 2 or more The number of oxide-based and sulfide-based inclusions is predetermined.
This will be specifically described below.

<C:0.005〜0.045質量%>
Cは、フェライト単相とするため、極力低減する必要がある。ただし、Cが極端に少ないと、溶製中の脱酸が困難になる。すなわち、C量が0.005質量%未満では、溶製時にガス欠陥が発生し易くなり、歩留まりが劣化する。したがって、C量は、0.005質量%以上とする。なお、好ましくは、0.01質量%以上、より好ましくは、0.015質量%以上である。また、本発明の機械構造用鋼の場合、C量が0.045質量%までは、実質的にフェライト単相の粒界に微細セメンタイトがわずかに存在する組織となる。しかし、C量が0.045質量%を超えると、セメンタイトがパーライトを形成するようになり、フェライト−パーライトの複相組織となる。パーライトは硬質相であるため、被削性、冷間加工性を劣化させる。また、溶鋼の凝固が完了するまでに、より時間がかかり、介在物が成長してしまう。したがって、C量は、0.045質量%以下とする。なお、好ましくは、0.043質量%以下、より好ましくは、0.04質量%以下である。
<C: 0.005-0.045 mass%>
Since C is a ferrite single phase, it needs to be reduced as much as possible. However, if C is extremely small, deoxidation during melting becomes difficult. That is, if the amount of C is less than 0.005% by mass, gas defects are likely to occur during melting, and the yield deteriorates. Therefore, the C amount is 0.005% by mass or more. In addition, Preferably it is 0.01 mass% or more, More preferably, it is 0.015 mass% or more. Further, in the case of the steel for machine structure of the present invention, when the C content is 0.045% by mass, a structure in which fine cementite is slightly present substantially at the grain boundary of the ferrite single phase is obtained. However, if the amount of C exceeds 0.045% by mass, cementite will form pearlite, resulting in a ferrite-pearlite multiphase structure. Since pearlite is a hard phase, it deteriorates machinability and cold workability. Moreover, it takes more time to complete the solidification of the molten steel, and inclusions grow. Therefore, the C content is 0.045% by mass or less. In addition, Preferably, it is 0.043 mass% or less, More preferably, it is 0.04 mass% or less.

<Si:0.005〜0.05質量%>
Siは、溶製中の脱酸元素として有効な元素である。ただし、Si量が0.005質量%未満では、脱酸の効果が発揮されず、溶製時にガス欠陥が発生し易くなり、そこを起点に割れが発生し易くなる。したがって、Si量は、0.005質量%以上とする。なお、好ましくは、0.007質量%以上、より好ましくは、0.01質量%以上である。一方、Siは、フェライト相を固溶強化させるため、変形抵抗の増大、冷間加工性の低下を生じさせる。Si量が0.05質量%を超えると、その傾向が顕著に見られはじめる。したがって、Si量は、0.05質量%以下とする。なお、好ましくは、0.04質量%以下、より好ましくは、0.03質量%以下である。
<Si: 0.005-0.05 mass%>
Si is an effective element as a deoxidizing element during melting. However, if the amount of Si is less than 0.005% by mass, the effect of deoxidation is not exhibited, gas defects are likely to occur during melting, and cracks are likely to start from there. Therefore, the amount of Si is made 0.005 mass% or more. In addition, Preferably it is 0.007 mass% or more, More preferably, it is 0.01 mass% or more. On the other hand, since Si strengthens the ferrite phase by solid solution, it causes an increase in deformation resistance and a decrease in cold workability. When the amount of Si exceeds 0.05% by mass, the tendency starts to be noticeable. Therefore, the amount of Si is made 0.05 mass% or less. In addition, Preferably, it is 0.04 mass% or less, More preferably, it is 0.03 mass% or less.

<Mn:0.4〜1質量%>
Mnは、溶製中の脱酸、脱硫元素として有効な元素である。また、Sと結合することで機械構造用鋼の変形能を向上させることができ、フェライト相を固溶強化させる効果を有している。ただし、Mn量が0.4質量%未満では、脱酸、脱硫の効果が十分に発揮できず、冷間加工性が低下しはじめる。したがって、Mn量は、0.4質量%以上とする。なお、好ましくは、0.42質量%以上、より好ましくは、0.45質量%以上である。一方、Mn量が1質量%を超えると、固溶強化による変形抵抗が顕著に増大するため、冷間加工性を低下させる。したがって、Mn量は、1質量%以下とする。なお、好ましくは、0.98質量%以下、より好ましくは、0.95質量%以下である。
<Mn: 0.4-1 mass%>
Mn is an element effective as a deoxidizing and desulfurizing element during melting. Further, by combining with S, the deformability of the steel for machine structural use can be improved, and the effect of strengthening the ferrite phase by solid solution is obtained. However, if the amount of Mn is less than 0.4% by mass, the effects of deoxidation and desulfurization cannot be sufficiently exhibited, and cold workability starts to deteriorate. Therefore, the amount of Mn is 0.4 mass% or more. In addition, Preferably, it is 0.42 mass% or more, More preferably, it is 0.45 mass% or more. On the other hand, when the amount of Mn exceeds 1% by mass, deformation resistance due to solid solution strengthening is remarkably increased, so that cold workability is lowered. Therefore, the amount of Mn is 1% by mass or less. In addition, Preferably it is 0.98 mass% or less, More preferably, it is 0.95 mass% or less.

<P:0.05質量%以下>
Pは、不可避的に不純物として含有する元素であるが、Pは、フェライト粒界に偏析し、冷間加工性を劣化させる。また、Pはフェライトを固溶強化させ、変形抵抗を増大させる。従って、冷間加工性の観点からは極力低減することが望ましいが、極端な低減は製鋼コストの増加を招く。また、0質量%とすることは製造上困難である。したがって、P量は、0.05質量%以下(0質量%を含まない)とする。なお、好ましくは、0.04質量%以下、より好ましくは、0.03質量%以下である。
<P: 0.05% by mass or less>
P is an element inevitably contained as an impurity, but P segregates at the ferrite grain boundary and deteriorates cold workability. Further, P strengthens the solid solution of ferrite and increases the deformation resistance. Therefore, it is desirable to reduce as much as possible from the viewpoint of cold workability, but extreme reduction leads to an increase in steelmaking cost. Moreover, it is difficult on manufacture to set it as 0 mass%. Therefore, the P amount is 0.05% by mass or less (excluding 0% by mass). In addition, Preferably, it is 0.04 mass% or less, More preferably, it is 0.03 mass% or less.

<S:0.005〜0.05質量%>
Sは、不可避的に不純物として含有する元素であるが、Feと結合すると、FeSとして粒界上に膜状に析出するため、冷間加工性を劣化させる。従って、全量をMnと結合させ、MnSとして析出させる必要がある。ただし、S量が0.005質量%未満では、被削性が劣化する。したがって、S量は、0.005質量%以上とする。なお、好ましくは、0.007質量%以上、より好ましくは、0.01質量%以上である。一方、S量が0.05質量%を超えると、MnSの析出量が増えるため、被削性は向上するが、冷間加工性が劣化する。したがって、S量は、0.05質量%以下とする。なお、好ましくは、0.04質量%以下、より好ましくは、0.03質量%以下である。このようにして、冷間加工性と被削性のバランスを考慮して、Sの上下限量を定めた。
<S: 0.005 to 0.05 mass%>
S is an element that is inevitably contained as an impurity, but when it is combined with Fe, it precipitates in the form of a film on the grain boundary as FeS, so that the cold workability is deteriorated. Therefore, the entire amount must be combined with Mn and precipitated as MnS. However, if the amount of S is less than 0.005 mass%, the machinability deteriorates. Therefore, the S amount is set to 0.005% by mass or more. In addition, Preferably it is 0.007 mass% or more, More preferably, it is 0.01 mass% or more. On the other hand, if the amount of S exceeds 0.05% by mass, the amount of MnS deposited increases, so that machinability is improved, but cold workability is deteriorated. Therefore, the S amount is 0.05% by mass or less. In addition, Preferably, it is 0.04 mass% or less, More preferably, it is 0.03 mass% or less. In this way, the upper and lower limit amounts of S were determined in consideration of the balance between cold workability and machinability.

<Al:0.01〜0.06質量%>
Alは、溶製中の脱酸元素として有効な元素である。ただし、Al量が0.01質量%未満では、溶製中の脱酸が不十分となり、ガス欠陥が生じ易くなる。したがって、Al量は、0.01質量%以上とする。なお、好ましくは、0.015質量%以上、より好ましくは、0.02質量%以上である。一方、Al量が0.06質量%を超えると、溶製中にAlが生成し易くなり、被削性が劣化する。また、Nと結合してAlNを形成するため、N固溶量を減少させ、冷間加工後の部品強度を低下させる。したがって、Al量は、0.06質量%以下とする。なお、好ましくは、0.055質量%以下、より好ましくは、0.05質量%以下である。
<Al: 0.01 to 0.06 mass%>
Al is an effective element as a deoxidizing element during melting. However, if the amount of Al is less than 0.01% by mass, deoxidation during melting becomes insufficient and gas defects are likely to occur. Therefore, the Al amount is set to 0.01% by mass or more. In addition, Preferably, it is 0.015 mass% or more, More preferably, it is 0.02 mass% or more. On the other hand, if the amount of Al exceeds 0.06% by mass, Al 2 O 3 is easily generated during melting, and machinability is deteriorated. Moreover, since it couple | bonds with N and forms AlN, the amount of N solid solution is reduced and the component intensity | strength after cold working is reduced. Therefore, the Al amount is set to 0.06% by mass or less. In addition, Preferably it is 0.055 mass% or less, More preferably, it is 0.05 mass% or less.

<N:0.009〜0.02質量%>
本発明に係る機械構造用鋼において、N(窒素)は鋼中に固溶して、後記するように機械構造用鋼を冷間加工(冷間鍛造)した後の強度を向上させる。ただし、N量が0.009質量%未満では、このN固溶量を十分に得られない。したがって、N量は、0.009質量%以上とする。なお、好ましくは、0.0095質量%以上、より好ましくは、0.01質量%以上である。一方、N量が0.02質量%を超えると、N固溶量が過剰になって冷間加工性を劣化させる。したがって、N量は、0.02質量%以下とする。なお、好ましくは、0.018質量%以下、より好ましくは、0.016質量%以下とする。なお、Nは鋼の溶融工程で大気中から不可避的に混入するため、精錬工程で調整してN含有量を制御することができる。また、成分として含有される金属元素(例えばMn)の窒素化合物を添加してもよい。
<N: 0.009 to 0.02 mass%>
In the steel for machine structure according to the present invention, N (nitrogen) is dissolved in the steel and improves the strength after cold working (cold forging) of the steel for machine structure as described later. However, when the N content is less than 0.009% by mass, this N solid solution amount cannot be obtained sufficiently. Therefore, the N amount is set to 0.009% by mass or more. In addition, Preferably it is 0.0095 mass% or more, More preferably, it is 0.01 mass% or more. On the other hand, when the N amount exceeds 0.02 mass%, the N solid solution amount becomes excessive and the cold workability is deteriorated. Therefore, the N amount is 0.02% by mass or less. In addition, Preferably it is 0.018 mass% or less, More preferably, you may be 0.016 mass% or less. In addition, since N is inevitably mixed from the atmosphere in the steel melting step, the N content can be controlled by adjusting in the refining step. Moreover, you may add the nitrogen compound of the metal element (for example, Mn) contained as a component.

機械構造用鋼は、さらに必要に応じて、以下の成分を含有してもよい。
<Cr:2質量%以下、およびMo:2質量%以下のうち1種以上>
Cr、Moは、冷間加工後の部品強度と冷間加工性を向上させる効果を有するので、所定量に限って選択的に添加することが可能である。ただし、Cr、Mo量は、それぞれ2質量%を超えると、変形抵抗が増大し、かえって冷間加工性が劣化する。したがって、Cr、Mo量は、それぞれ2質量%以下(0質量%を含まない)とする。なお、好ましくは、1.5質量%以下、より好ましくは、1質量%以下である。一方、Cr、Mo添加の効果を得るため、Cr量は、0.1質量%以上が好ましく、0.2質量%以上がより好ましく、0.3質量%以上がさらに好ましい。また、Mo量は、0.04質量%以上が好ましく、0.12質量%以上がより好ましい。
The steel for machine structure may further contain the following components as necessary.
<One or more of Cr: 2% by mass or less and Mo: 2% by mass or less>
Since Cr and Mo have the effect of improving the strength of the parts and the cold workability after cold working, they can be selectively added only in a predetermined amount. However, if the amount of Cr and Mo exceeds 2% by mass, respectively, the deformation resistance increases and the cold workability deteriorates. Therefore, the Cr and Mo amounts are each 2% by mass or less (excluding 0% by mass). In addition, Preferably, it is 1.5 mass% or less, More preferably, it is 1 mass% or less. On the other hand, in order to obtain the effect of addition of Cr and Mo, the Cr amount is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.2% by mass or more, and further preferably 0.3% by mass or more. Moreover, 0.04 mass% or more is preferable and, as for Mo amount, 0.12 mass% or more is more preferable.

<Ti:0.2質量%以下、Nb:0.2質量%以下、およびV:0.2質量%以下のうち1種以上>
Ti、Nb、Vは、Nと結合することでN化合物を形成して結晶粒を微細化させ、冷間加工後に得られる部品の靭性を高め、耐割れ性を向上させるために有効な元素である。ただし、これらの元素は、Nとの親和力が強いため、それぞれ0.2質量%を超えると、N化合物が過剰に形成され、N固溶量が低減してしまう。したがって、Ti、Nb、V量は、それぞれ0.2質量%以下(0質量%を含まない)とする。なお、好ましくは、0.15質量%以下、より好ましくは、0.1質量%以下である。一方、Ti、Nb、V添加の効果を得るため、Ti、Nb、V量は、それぞれ、0.001質量%以上が好ましく、0.002質量%以上がより好ましく、0.003質量%以上がさらに好ましい。
<Ti: 0.2% by mass or less, Nb: 0.2% by mass or less, and V: 0.2% by mass or less>
Ti, Nb, and V are effective elements for bonding with N to form an N compound to refine crystal grains, increase the toughness of parts obtained after cold working, and improve crack resistance. is there. However, since these elements have a strong affinity for N, if they exceed 0.2% by mass, N compounds are excessively formed and the amount of N solid solution is reduced. Accordingly, the Ti, Nb, and V amounts are each 0.2% by mass or less (excluding 0% by mass). In addition, Preferably, it is 0.15 mass% or less, More preferably, it is 0.1 mass% or less. On the other hand, in order to obtain the effects of addition of Ti, Nb, and V, the amount of Ti, Nb, and V is preferably 0.001% by mass or more, more preferably 0.002% by mass or more, and more preferably 0.003% by mass or more. Further preferred.

<B:0.005質量%以下>
Bは、フェライト粒界に集まる傾向があり、Pのフェライト粒界偏析による粒界強度の低下を抑制するのに有効である。ただし、Bは、Nとの親和力が強いため、0.005質量%を超えると、BNを形成し、N固溶量が低減すると共に、フェライト粒界に過剰に偏析したBNは粒界強度を低減させる。したがって、B量は、0.005質量%以下(0質量%を含まない)とする。なお、好ましくは、0.0035質量%以下、より好ましくは、0.002質量%以下である。一方、B添加の効果を得るため、B量は、0.0002質量%以上が好ましく、0.0004質量%以上がより好ましく、0.0006質量%以上がさらに好ましい。
<B: 0.005 mass% or less>
B tends to gather at the ferrite grain boundaries, and is effective in suppressing a decrease in grain boundary strength due to P ferrite grain boundary segregation. However, since B has a strong affinity with N, when it exceeds 0.005 mass%, BN is formed, and the amount of N solid solution decreases, and BN segregated excessively at the ferrite grain boundary has a grain boundary strength. Reduce. Therefore, the amount of B shall be 0.005 mass% or less (excluding 0 mass%). In addition, Preferably it is 0.0035 mass% or less, More preferably, it is 0.002 mass% or less. On the other hand, in order to obtain the effect of addition of B, the amount of B is preferably 0.0002% by mass or more, more preferably 0.0004% by mass or more, and further preferably 0.0006% by mass or more.

<Cu:5質量%以下、Ni:5質量%以下、およびCo:5質量%以下のうち1種以上>
Cu、Ni、Coは、いずれも機械構造用鋼をひずみ時効させ、冷間加工後の部品強度を向上させるのに有効である。ただし、Cu、Ni、Co量は、それぞれ5質量%を超えると、効果が飽和し、また、冷間加工後の割れも促進される。なお、好ましくは、4質量%以下、より好ましくは、3質量%以下である。一方、Cu、Ni、Co添加の効果を得るため、Cu、Ni、Co量は、それぞれ、0.1質量%以上が好ましく、0.2質量%以上がより好ましく、0.3質量%以上がさらに好ましい。
<One or more of Cu: 5 mass% or less, Ni: 5 mass% or less, and Co: 5 mass% or less>
Cu, Ni, and Co are all effective in strain aging machine structural steel and improving the strength of parts after cold working. However, if the amounts of Cu, Ni and Co each exceed 5% by mass, the effect is saturated and cracking after cold working is also promoted. In addition, Preferably it is 4 mass% or less, More preferably, it is 3 mass% or less. On the other hand, in order to obtain the effect of adding Cu, Ni and Co, the amount of Cu, Ni and Co is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.2% by mass or more, and more preferably 0.3% by mass or more. Further preferred.

<Ca:0.05質量%以下、REM:0.05質量%以下、Mg:0.02質量%以下、Li:0.02質量%以下、Pb:0.5質量%以下、およびBi:0.5質量%以下のうち1種以上>
Ca、REM(希土類金属元素)、Mg、Liは、MnS等の硫化物系介在物を球状化させ、鋼の冷間加工性を高めると共に、被削性向上に寄与する元素である。ただし、Ca、REMは、0.05質量%を超えて、Mg、Liは、0.02質量%を超えて過剰に添加しても、その効果が飽和し、添加量に見合う効果が期待できず経済的に不利である。したがって、Ca、REM量は、それぞれ、0.05質量%以下(0質量%を含まない)とする。なお、好ましくは、0.03質量%以下、より好ましくは、0.01質量%以下である。また、Mg、Li量は、それぞれ、0.02質量%以下(0質量%を含まない)とする。なお、好ましくは、0.01質量%以下、好ましくは、0.005質量%以下である。なお、希土類金属元素として具体的に、Ce,La,Nd等の元素が挙げられ、本明細書におけるREMの含有量とは、これらのすべての希土類金属元素の含有量の合計を指す。
<Ca: 0.05 mass% or less, REM: 0.05 mass% or less, Mg: 0.02 mass% or less, Li: 0.02 mass% or less, Pb: 0.5 mass% or less, and Bi: 0 .One or more of 5% by mass or less>
Ca, REM (rare earth metal element), Mg, and Li are elements that make sulfide inclusions such as MnS spheroidized, improve the cold workability of steel, and contribute to improvement of machinability. However, Ca and REM exceed 0.05% by mass, and Mg and Li exceed 0.02% by mass. Even when added excessively, the effect is saturated, and an effect commensurate with the amount added can be expected. It is economically disadvantageous. Accordingly, the Ca and REM amounts are each 0.05% by mass or less (excluding 0% by mass). In addition, Preferably, it is 0.03 mass% or less, More preferably, it is 0.01 mass% or less. The Mg and Li amounts are each 0.02% by mass or less (excluding 0% by mass). In addition, Preferably, it is 0.01 mass% or less, Preferably, it is 0.005 mass% or less. Specific examples of rare earth metal elements include elements such as Ce, La, and Nd, and the content of REM in this specification refers to the total content of all these rare earth metal elements.

また、Pb、Biは、被削性向上に寄与する元素である。ただし、Pb、Biは、0.5質量%を超えると、圧延疵等の製造上の問題を生じる。したがって、Pb、Bi量は、それぞれ、0.5質量%以下(0質量%を含まない)とする。なお、好ましくは、0.4質量%以下、より好ましくは、0.3質量%以下である。   Pb and Bi are elements that contribute to improvement of machinability. However, when Pb and Bi exceed 0.5% by mass, problems in production such as rolling mills occur. Therefore, the amounts of Pb and Bi are 0.5% by mass or less (excluding 0% by mass), respectively. In addition, Preferably it is 0.4 mass% or less, More preferably, it is 0.3 mass% or less.

一方、Ca、REM、Mg、Li、Pb、Bi添加の効果を得るため、Ca、REM量は、それぞれ、0.0005質量%以上が好ましく、0.001質量%以上がより好ましく、0.0015質量%以上がさらに好ましい。Mg、Li量は、それぞれ、0.0001質量%以上が好ましく、0.0003質量%以上より好ましく、0.0005質量%以上がさらに好ましい。Pb、Bi量は、それぞれ、0.01質量%以上が好ましく、0.03質量%以上がより好ましく、0.05質量%以上がさらに好ましい。   On the other hand, in order to obtain the effect of addition of Ca, REM, Mg, Li, Pb, and Bi, the amount of Ca and REM is preferably 0.0005% by mass or more, more preferably 0.001% by mass or more, respectively. The mass% or more is more preferable. The amount of Mg and Li is preferably 0.0001% by mass or more, more preferably 0.0003% by mass or more, and further preferably 0.0005% by mass or more. The Pb and Bi amounts are each preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.03% by mass or more, and even more preferably 0.05% by mass or more.

<固溶N:0.0085質量%以上>
機械構造用鋼中に固溶したN(固溶N)は、冷間加工時に発生する動的ひずみ時効により多くの転位を導入させる。そして冷間加工後には、この導入された転位が加工発熱によって動き易くなった固溶Nによって固着されることで、静的ひずみ時効分の強化が付与され、加工硬化分以上に強度を増加させる。また、切り屑処理性向上にも有効である。N固溶量が0.0085質量%未満では、静的ひずみ時効による強度増加の効果を十分に得ることができない。また、切り屑がつながりやすくなるため、切り屑処理性が低下しやすい。したがって、N固溶量は、0.0085質量%以上とする。なお、好ましくは、0.009質量%以上、より好ましくは、0.0095質量%以上である。一方、N固溶量が過剰になると、静的ひずみ時効よりも動的ひずみ時効の影響が顕著になり、変形抵抗が増大すると共に冷間加工性が劣化する。N固溶量は前記組成におけるN含有量以下となるので、N固溶量の上限値は前記N含有量の上限値すなわち0.02質量%に収束される。このようなN固溶量は、前記のN含有量およびAl含有量のそれぞれの制限を満足し、かつ後記するように製造時の熱間加工(圧延、鍛造)温度、および冷却工程での冷却速度を制御することにより、制御される。
<Solution N: 0.0085% by mass or more>
N (solid solution N) dissolved in machine structural steel introduces many dislocations due to dynamic strain aging that occurs during cold working. After the cold working, the introduced dislocations are fixed by the solid solution N that has become easy to move due to the heat generated by the processing, thereby strengthening the static strain aging and increasing the strength more than the work hardening. . It is also effective for improving chip disposal. If the amount of N solid solution is less than 0.0085% by mass, the effect of increasing the strength by static strain aging cannot be obtained sufficiently. Moreover, since it becomes easy to connect a chip, chip disposal property tends to fall. Therefore, the N solid solution amount is set to 0.0085% by mass or more. In addition, Preferably it is 0.009 mass% or more, More preferably, it is 0.0095 mass% or more. On the other hand, if the amount of N solid solution is excessive, the influence of dynamic strain aging becomes more significant than static strain aging, and deformation resistance increases and cold workability deteriorates. Since the N solid solution amount is equal to or less than the N content in the composition, the upper limit value of the N solid solution amount is converged to the upper limit value of the N content, that is, 0.02% by mass. Such N solid solution amount satisfies the above-mentioned limitations on the N content and Al content, and as described later, the hot working (rolling, forging) temperature during production and the cooling in the cooling step. It is controlled by controlling the speed.

N固溶量の値は、JIS G 1228に準拠し、鋼中の全N量から全N化合物における窒素量を差し引くことで算出する。
鋼中の全N量の算出は、不活性ガス融解法−熱伝導度法を用いる。すなわち、供試鋼素材からサンプルを切り出し、サンプルをるつぼに入れ、不活性ガス気流中で融解してNを抽出し、熱伝導度セルに搬送して熱伝導度の変化を測定する。
The value of the N solid solution amount is calculated according to JIS G 1228 by subtracting the nitrogen amount in all N compounds from the total N amount in steel.
The calculation of the total N amount in steel uses an inert gas melting method-thermal conductivity method. That is, a sample is cut out from the test steel material, put in a crucible, melted in an inert gas stream, extracted N, transported to a thermal conductivity cell, and the change in thermal conductivity is measured.

鋼中の全N化合物における窒素量の算出は、アンモニア蒸留分離インドフェノール青吸光光度法を用いる。すなわち、供試鋼素材からサンプルを切り出し、10%AA系電解液(鋼表面に不働態皮膜を生成させない非水溶媒系の電解液であり、具体的には10%アセチルアセトン、10%塩化テトラメチルアンモニウム、残部:メタノール)中で、定電流電解を行なう。次に、約0.5gサンプルを溶解させ、不溶解残渣(N化合物)を穴サイズが0.1μmのポリカーボネート製のフィルタでろ過する。不溶解残渣を硫酸、硫酸カリウムおよび純Cuチップ中で加熱して分解し、ろ液に合わせる。この溶液を水酸化ナトリウムでアルカリ性にした後、水蒸気蒸留を行い、留出したアンモニアを希硫酸に吸収させる。そして、フェノール、次亜塩素酸ナトリウムおよびペンタシアノニトロシル鉄(III)酸ナトリウムを加えて青色錯体を生成させ、光度計を用いて、その吸光度を測定する。
上記の方法によって求めた鋼中の全N量から全N化合物における窒素量を差し引くことで鋼中のN固溶量を算出する。
Calculation of the nitrogen amount in all N compounds in steel uses ammonia distillation separation indophenol blue absorptiometry. That is, a sample is cut out from a test steel material, and a 10% AA electrolyte (a non-aqueous solvent electrolyte that does not generate a passive film on the steel surface, specifically 10% acetylacetone, 10% tetramethyl chloride). (Ammonium, balance: methanol). Next, about 0.5 g of the sample is dissolved, and the insoluble residue (N compound) is filtered through a polycarbonate filter having a hole size of 0.1 μm. The insoluble residue is decomposed by heating in sulfuric acid, potassium sulfate and pure Cu chips and combined with the filtrate. After making this solution alkaline with sodium hydroxide, steam distillation is performed, and the distilled ammonia is absorbed by dilute sulfuric acid. Then, phenol, sodium hypochlorite and sodium pentacyanonitrosyl iron (III) are added to form a blue complex, and the absorbance is measured using a photometer.
The amount of N solid solution in steel is calculated by subtracting the amount of nitrogen in all N compounds from the total amount of N in steel determined by the above method.

<フェライト相の組織分率:90%以上>
本発明に係る機械構造用鋼は、冷間加工性を付与するために軟質のフェライト相を主組織とする(実質的にフェライト単相)。フェライト単相とすることで、機械構造用鋼を冷間加工して機械構造用部品を製造する際に、組織全体が同時にかつ均一に変形・硬化するので、全体として変形抵抗の上昇が抑えられ、冷間加工性が劣化しない。また、検討の結果、必ずしも完全なフェライト単相組織でなくてもよく、全組織中のフェライト相の面積率(フェライト組織分率)が全組織に対して90%以上であればよい。一部粒界にセメンタイトが析出していても、それが球状化していれば冷間加工性を劣化させないためである。フェライト相の面積率が90%未満になると、フェライトとセメンタイトとの界面が割れの起点となり易く、冷間加工性が劣化する。したがって、フェライト組織分率は、90%以上とする。なお、好ましくは、93%以上、より好ましくは、95%以上である。
<Ferrite phase structure fraction: 90% or more>
The mechanical structural steel according to the present invention has a soft ferrite phase as a main structure (substantially a ferrite single phase) in order to impart cold workability. By using a single-phase ferrite, when the machine structural steel is cold worked to produce machine structural parts, the entire structure is deformed and hardened uniformly at the same time, so the increase in deformation resistance can be suppressed as a whole. Cold workability does not deteriorate. Further, as a result of the examination, it is not always necessary to have a complete ferrite single phase structure, and it is sufficient that the area ratio (ferrite structure fraction) of the ferrite phase in the entire structure is 90% or more with respect to the entire structure. This is because even if cementite is precipitated at some grain boundaries, cold workability is not deteriorated if it is spheroidized. When the area ratio of the ferrite phase is less than 90%, the interface between ferrite and cementite tends to be the starting point of cracking, and cold workability is deteriorated. Therefore, the ferrite structure fraction is 90% or more. In addition, Preferably, it is 93% or more, More preferably, it is 95% or more.

組織を判別する方法としては、光学顕微鏡での観察が一例として挙げられる。また、組織を観察する位置としては、機械構造用鋼の表面から機械構造用部品を製造する際の冷間加工方向(圧縮方向)の長さ(縮径して円柱形状に加工した場合は当該円柱の直径)の1/4の深さの位置が好ましく、その近傍の複数視野(例えば5視野)を観察して、得られた組織分率の平均で判定することができる。具体的には、機械構造用鋼を、前記観察位置を切断面に含むように切り出して、切断面を鏡面に研磨した後、ナイタール液(3%硝酸エタノール溶液)で腐食させ、腐食面を光学顕微鏡にて100倍程度で観察し、白く見える領域がフェライト相である。組織分率を求めるには、例えば、光学顕微鏡写真上からランダムに複数点(例えば100点)を選び、各点の組織を判別して、フェライト相の点数の全点数に対する百分率を算出すればよい。あるいは、光学顕微鏡写真を市販の画像解析ソフトで処理して白い領域の面積率を求めてもよい。   An example of a method for discriminating a tissue is observation with an optical microscope. In addition, as the position for observing the structure, the length in the cold working direction (compression direction) when manufacturing machine structural parts from the surface of the machine structural steel (when the diameter is reduced and processed into a cylindrical shape A position having a depth of ¼ of the diameter of the cylinder) is preferable, and a plurality of visual fields (for example, five visual fields) in the vicinity thereof are observed, and the average of the obtained tissue fractions can be determined. Specifically, machine structural steel is cut out so that the observation position is included in the cut surface, the cut surface is polished to a mirror surface, and then corroded with a nital solution (3% nitric acid ethanol solution) to optically corrode the corroded surface. Observed with a microscope at a magnification of about 100, the white area is the ferrite phase. In order to obtain the structure fraction, for example, a plurality of points (for example, 100 points) are randomly selected from the optical micrograph, the structure of each point is discriminated, and the percentage of the total number of points of the ferrite phase may be calculated. . Or you may process an optical micrograph with commercially available image analysis software, and may obtain | require the area ratio of a white area | region.

ここで、実質的にフェライト単相組織である場合、一般にフェライト相はパーライト、マルテンサイト等と比較して軟質であり、切り屑が非常につながり易くなる(切り屑処理性に関しては、フェライト単相よりも複相組織の方が優れている)。そこで、介在物について、以下のように規定することで切り屑処理性を向上させることができる。すなわち、本発明の機械構造用鋼においては、酸化物系介在物の平均面積を2.5μm以下とし、且つ0.5μm以上の酸化物系および硫化物系介在物の個数が、0.25mm当たり70個以下とすることで、切り屑が一定周期で分断するようになる。 Here, in the case of a ferrite single phase structure substantially, the ferrite phase is generally softer than pearlite, martensite, etc., and chips are very easily connected (in terms of chip disposability, the ferrite single phase Multiphase structure is better than that). Therefore, the chip disposal can be improved by defining the inclusion as follows. That is, in the steel for machine structure of the present invention, the average area of oxide inclusions is 2.5 μm 2 or less, and the number of oxide and sulfide inclusions of 0.5 μm 2 or more is 0. By setting it to 70 or less per 25 mm 2 , the chips are divided at a constant period.

<全組織中の酸化物系介在物1個あたりの平均面積が2.5μm以下>
酸化物系介在物1個あたりの平均面積が2.5μmを超えると、切削抵抗の変動が大きくなり、切り屑分断性が劣化する。したがって、当該平均面積は、2.5μm以下とする。なお、好ましくは、2.2μm以下、好ましくは、2.0μm以下である。
<The average area per oxide inclusion in the entire structure is 2.5 μm 2 or less>
If the average area per oxide inclusion exceeds 2.5 μm 2 , the variation in cutting resistance increases and the chip breaking property deteriorates. Therefore, the average area is 2.5 μm 2 or less. In addition, Preferably it is 2.2 micrometers 2 or less, Preferably, it is 2.0 micrometers 2 or less.

<1個あたりの平均面積が0.5μm以上の酸化物系および硫化物系介在物の個数が、0.25mm当たり70個以下>
1個あたりの平均面積が0.5μm以上の酸化物系および硫化物系介在物の個数が、0.25mm当たり70個を超えると、切り屑分断性が劣化し、切削抵抗が増大しはじめる。したがって、当該個数は、70個以下とする。なお、好ましくは、65個以下、より好ましくは、60個以下である。
<The number of oxide-based and sulfide-based inclusions having an average area of 0.5 μm 2 or more per one is 70 or less per 0.25 mm 2 >
If the number of oxide-type and sulfide-type inclusions having an average area of 0.5 μm 2 or more per piece exceeds 70 pieces per 0.25 mm 2 , chip breaking property deteriorates and cutting resistance increases. Start. Therefore, the number is 70 or less. In addition, Preferably it is 65 or less, More preferably, it is 60 or less.

介在物についての測定は、例えば、以下のように行うことができる。
熱間加工後のサンプルを円柱形の軸に沿って切断して樹脂に埋め込み、円柱形の直径Dの1/4位置かつ軸方向中央近傍を観察できるように切断面をエメリー紙およびダイヤモンドバフで鏡面に研磨する。次に、D/4位置を自動EPMA分析し、これにより、介在物の組成、位置、個数、介在物1個当たりの面積等を求める。
Measurement of inclusions can be performed, for example, as follows.
The sample after hot working is cut along a cylindrical axis and embedded in resin, and the cut surface is emery paper and diamond buffed so that the 1/4 position of the cylindrical diameter D and the vicinity of the axial center can be observed. Polish to a mirror surface. Next, automatic EPMA analysis is performed on the D / 4 position, thereby obtaining the composition, position, number of inclusions, area per inclusion, and the like.

≪機械構造用鋼の製造方法≫
機械構造用鋼の製造方法は、溶解工程と、鋳造工程と、熱間加工工程と、冷却工程と、を含むものである。
以下、各工程について説明する。
≪Method for manufacturing steel for machine structure≫
The manufacturing method of machine structural steel includes a melting step, a casting step, a hot working step, and a cooling step.
Hereinafter, each step will be described.

<溶解工程>
溶解工程は、前記記載の組成を有する合金を溶解する工程である。
合金を溶解する方法は、特に限定されるものではなく、従来公知の方法を用いればよい。例えば、真空誘導炉を用いることができる。
<Dissolution process>
The melting step is a step of melting the alloy having the composition described above.
The method for melting the alloy is not particularly limited, and a conventionally known method may be used. For example, a vacuum induction furnace can be used.

<鋳造工程>
鋳造工程は、前記溶解工程で溶解された溶解物を鋳造する工程である。
溶解物を鋳造する方法は、特に限定されるものではなく、従来公知の方法を用いればよい。例えば、連続鋳造法や、半連続鋳造法を用いることができる。
<Casting process>
The casting process is a process for casting the melted material melted in the melting process.
The method for casting the melt is not particularly limited, and a conventionally known method may be used. For example, a continuous casting method or a semi-continuous casting method can be used.

<熱間加工工程>
熱間加工工程は、前記鋳造工程で鋳造された鋳塊を、1000〜1200℃で圧延または鍛造することで熱間加工する工程である。
熱間加工時にAlNが生成すると、N固溶量が低下し、所望の特性が得られなくなる。そこで、熱間加工時の温度を1000〜1200℃とすることで、溶製時に結合したAlとNを分離することができる。熱間加工時の温度が、1000℃未満では、AlNを十分に分解することができない。したがって、熱間加工時の温度は、1000℃以上とする。なお、好ましくは、1020℃以上、より好ましくは、1050℃以上である。一方、1200℃を超えると、AlNを分解するのには十分であるが、その効果が飽和して製造コストが増大する。したがって、熱間加工時の温度は、1200℃以下とする。なお、好ましくは、1180℃以下、より好ましくは、1150℃以下である。
なお、保持時間は、前記温度に達すればAlNは分解することができるので、製造条件に合わせて決定すればよい。
<Hot working process>
The hot working step is a step of hot working by rolling or forging the ingot cast in the casting step at 1000 to 1200 ° C.
When AlN is generated during hot working, the amount of N solution decreases and desired characteristics cannot be obtained. Then, Al and N couple | bonded at the time of melting can be isolate | separated by setting the temperature at the time of hot processing to 1000-1200 degreeC. When the temperature during hot working is less than 1000 ° C., AlN cannot be decomposed sufficiently. Accordingly, the temperature during hot working is set to 1000 ° C. or higher. In addition, Preferably it is 1020 degreeC or more, More preferably, it is 1050 degreeC or more. On the other hand, when it exceeds 1200 ° C., it is sufficient for decomposing AlN, but the effect is saturated and the manufacturing cost increases. Accordingly, the temperature during hot working is set to 1200 ° C. or lower. In addition, Preferably it is 1180 degrees C or less, More preferably, it is 1150 degrees C or less.
The holding time can be determined according to the manufacturing conditions because AlN can be decomposed when the temperature is reached.

<冷却工程>
冷却工程は、前記熱間加工工程で熱間加工された熱間加工材を、200〜1000℃の温度域において、2.5℃/s以上の冷却速度で冷却する工程である。
熱間加工後の冷却の際、再びAlNが析出するのを抑制するためには、200〜1000℃の温度域、すなわち、1000℃の状態から200℃の状態まで冷却する際に、2.5℃/s以上の冷却速度で冷却する必要がある。AlNは、200〜1000℃の間でゆっくり冷却したり、保持したりすると、多く生成する。そのため、2.5℃/s未満の冷却速度では、AlNが析出し、N固溶量が低下してしまう。したがって、冷却速度は、2.5℃/s以上とする。なお、好ましくは、3℃/s以上、より好ましくは、3.5℃/s以上である。一方、上限は特に規定しないが、製造条件に合わせて適宜決定すればよい。なお、好ましくは、15℃/s以下、より好ましくは、10℃/s以下である。
<Cooling process>
The cooling step is a step of cooling the hot-worked material hot-processed in the hot-working step at a cooling rate of 2.5 ° C./s or more in a temperature range of 200 to 1000 ° C.
In order to suppress the precipitation of AlN again during cooling after hot working, when cooling from a temperature range of 200 to 1000 ° C., that is, from a state of 1000 ° C. to a state of 200 ° C., 2.5 It is necessary to cool at a cooling rate of at least ° C / s. A lot of AlN is produced when it is slowly cooled or held between 200-1000 ° C. Therefore, at a cooling rate of less than 2.5 ° C./s, AlN precipitates and the N solid solution amount decreases. Therefore, the cooling rate is 2.5 ° C./s or more. In addition, Preferably it is 3 degrees C / s or more, More preferably, it is 3.5 degrees C / s or more. On the other hand, the upper limit is not particularly defined, but may be appropriately determined according to the manufacturing conditions. In addition, Preferably, it is 15 degrees C / s or less, More preferably, it is 10 degrees C / s or less.

本発明に係る機械構造用鋼の製造方法は、以上説明したとおりであるが、本発明を行うにあたり、前記各工程に悪影響を与えない範囲において、前記各工程の間あるいは前後に、例えば、鋳造工程と熱間加工工程の間に行う鍛造工程や、鋳塊や熱間加工材等を切断する切断工程や、ごみ等の不要物を除去する不要物除去工程等、他の工程を含めてもよい。   The method for manufacturing a machine structural steel according to the present invention is as described above. However, in carrying out the present invention, for example, casting is performed between or before and after each step within a range that does not adversely affect each step. Other processes such as a forging process performed between a process and a hot working process, a cutting process for cutting an ingot or a hot work material, and an unnecessary object removing process for removing unnecessary substances such as dust may be included. Good.

≪機械構造用部品≫
本発明に係る機械構造用部品は、前記機械構造用鋼を開始温度200℃未満で冷間加工(冷間鍛造)して製造される。開始温度が200℃以上で加工されると、強化が不十分になるからである。冷間加工後は、切削等、公知の方法で所望の形状に仕上げる。
≪Mechanical structural parts≫
The machine structural component according to the present invention is manufactured by cold working (cold forging) the machine structural steel at a start temperature of less than 200 ° C. This is because if the start temperature is processed at 200 ° C. or higher, strengthening becomes insufficient. After the cold working, it is finished into a desired shape by a known method such as cutting.

以上のようにして得られる機械構造用部品は、前記機械構造用鋼を開始温度200℃未満で冷間加工(加工初期温度が200℃未満の状態から冷間加工)して部品とした後の部品強度と、冷間加工時の最大変形抵抗の関係が(1)式を満たすものである。
H≧(DR+200)/2.5 ・・・(1)
式(1)において、H:冷間加工後の部品強度(Hv)、DR:冷間加工時の最大変形抵抗(MPa)である。
The machine structural part obtained as described above is obtained by cold-working the machine structural steel at a starting temperature of less than 200 ° C. (from the state where the initial processing temperature is less than 200 ° C.) to obtain a part. The relationship between the component strength and the maximum deformation resistance during cold working satisfies the formula (1).
H ≧ (DR + 200) /2.5 (1)
In formula (1), H: strength of parts after cold working (Hv), DR: maximum deformation resistance (MPa) during cold working.

この式(1)は、以下の理由に基づき構築したものである。
一般に、冷間加工後の部品強度を高めようとすると、冷間加工時の変形抵抗も高くなる。従来品においては、例えば、冷間加工後の部品強度が250Hv程度のものでは、最大変形抵抗は、約500〜550MPa程度であり、部品強度が300Hv程度のものでは、最大変形抵抗は、低くても650MPa程度であり、部品強度が350Hv程度のものでは、最大変形抵抗は、低くても750MPa程度である。本発明においては、このような従来品に比べ、変形抵抗を抑制しつつ、部品強度を高める、すなわち、従来品よりも、冷間加工後の部品強度と冷間加工時の変形抵抗とのバランスに優れた機械構造用部品を得ることを目的とする。そこで、実験的なデータに基づき、部品強度と変形抵抗の関係について検討を重ねた結果、機械構造用鋼の成分組成や組織等を所定に規定し、この機械構造用鋼から得られる機械構造用部品が式(1)を満足することで、従来品よりも、冷間加工後の部品強度と冷間加工時の変形抵抗とのバランスに優れた機械構造用部品となることから、このような関係式とした。
This formula (1) is constructed based on the following reason.
In general, when the strength of a part after cold working is increased, deformation resistance during cold working also increases. In the conventional product, for example, when the component strength after cold working is about 250 Hv, the maximum deformation resistance is about 500 to 550 MPa, and when the component strength is about 300 Hv, the maximum deformation resistance is low. When the component strength is about 350 Hv, the maximum deformation resistance is about 750 MPa at the lowest. In the present invention, compared with such a conventional product, the component strength is increased while suppressing deformation resistance, that is, the balance between the component strength after cold working and the deformation resistance during cold working is higher than that of the conventional product. The purpose is to obtain a machine structural component excellent in the above. Therefore, as a result of repeated investigations on the relationship between component strength and deformation resistance based on experimental data, the component composition and structure of mechanical structural steel are prescribed, and the mechanical structural steel obtained from this mechanical structural steel is used. Since the parts satisfy the formula (1), it becomes a machine structural part having a better balance between the strength of the parts after cold working and the deformation resistance at the time of cold working than the conventional product. It was a relational expression.

機械構造用部品は、前記記載の機械構造用鋼を冷間加工して得られたものであるため、冷間加工時に割れが発生せず、歩留まりが向上し、また、所要の強度および硬度を示すものである。なお、機械構造用部品は、前記機械構造用鋼を開始温度200℃未満で冷間加工(冷間鍛造)して製造される。機械構造用鋼を製造する際の冷間加工と同様、200℃以上で加工されると、強化が不十分になるからである。冷間加工後は、切削等、公知の方法で所望の形状に仕上げる。   Since the machine structural parts are obtained by cold working the machine structural steel described above, cracks do not occur during cold working, the yield is improved, and the required strength and hardness are obtained. It is shown. The machine structural component is manufactured by cold working (cold forging) the machine structural steel at a start temperature of less than 200 ° C. It is because strengthening becomes insufficient when processed at 200 ° C. or higher as in the case of cold working when manufacturing steel for machine structures. After the cold working, it is finished into a desired shape by a known method such as cutting.

この冷間加工部品の具体例としては、ボルト・ナット、ピニオンギヤ、ステアリングシャフト、バルブリフター、コモンレール等を製造するための冷間加工用鋼、さらには、これまで熱間鍛造によって加工されていたクランクシャフト、コンロッド、トランスミッションギヤ等が挙げられる。本発明の機械構造用鋼は、冷間加工(冷間鍛造)によってこれらの冷間加工部品を製造する素材として有用である。また、冷間加工により製造するため、部品製造工程におけるCOの排出量を削減することができる。そして、これらの冷間加工部品は、軽量化しても所要の高強度を有するものである。 Specific examples of cold-worked parts include steel for cold work for manufacturing bolts and nuts, pinion gears, steering shafts, valve lifters, common rails, etc., and cranks that have been machined by hot forging. A shaft, a connecting rod, a transmission gear, etc. are mentioned. The steel for machine structure of the present invention is useful as a material for producing these cold-worked parts by cold working (cold forging). Moreover, for the manufacture by cold working, it is possible to reduce emissions of CO 2 in the component manufacturing process. These cold-worked parts have the required high strength even if they are reduced in weight.

本発明は、以上説明したとおり、冷間加工によって部品加工する時の金型に加わる変形荷重(抵抗)と、加工後の部品強度のバランスに優れ、且つ超硬工具あるいはコーティングを施した工具による切削を行った時の切り屑処理性に優れる機械構造用鋼、および、その製造方法、ならびに、その機械構造用鋼を加工してなる機械構造用部品を提供するものであり、以下の効果を奏するものである。   As described above, the present invention is excellent in the balance between the deformation load (resistance) applied to the mold when parts are processed by cold working and the strength of the parts after processing, and is based on a carbide tool or a coated tool. The present invention provides a machine structural steel that is excellent in chip disposal when it is cut, a manufacturing method thereof, and a machine structural component obtained by processing the machine structural steel, and has the following effects. It is what you play.

(1)粗大で硬質な酸化物系介在物および硫化物系介在物を微細化させることによって、アブレーシブ摩耗の原因を低減し、工具への負担を低減することができる。(2)酸化物系および硫化物系介在物のサイズ変動を制限させることによって、切削時の切削抵抗の変動を抑制し、工具への負荷を更に軽減することができ、且つ、切り屑を安定的に分断することができる。(3)固溶Nを所定範囲に含有させ、C量を制限することで、実質的にフェライト単相組織とすることができ、これにより、切り屑を急速に動的ひずみ時効で脆化させ、切り屑を被削材から直ちに分離させることができる。(4)フェライト相の組織分率を制御することによって、ベイナイト、マルテンサイトといった硬質相に起因した切削抵抗の変動が生じず、終始一貫して切削工程を安定させることができる。(5)冷間加工後の部品強度は、加工時の動的ひずみ時効によって可動転位が大量に導入され、冷間加工後はそれらの転位が静的ひずみ時効によって固着されるため、加工硬化量以上の部品強度を得ることができる。   (1) By refining coarse and hard oxide inclusions and sulfide inclusions, the cause of abrasive wear can be reduced and the burden on the tool can be reduced. (2) By limiting the size variation of oxide-based and sulfide-based inclusions, variation in cutting resistance during cutting can be suppressed, the load on the tool can be further reduced, and chips can be stabilized. Can be divided. (3) By containing solute N in a predetermined range and limiting the amount of C, it is possible to substantially form a ferrite single-phase structure, whereby the chips are rapidly embrittled by dynamic strain aging. The chips can be immediately separated from the work material. (4) By controlling the structure fraction of the ferrite phase, the cutting resistance does not fluctuate due to the hard phase such as bainite and martensite, and the cutting process can be consistently stabilized throughout. (5) The strength of parts after cold working is the amount of work hardening because a large amount of movable dislocations are introduced by dynamic strain aging during machining, and these dislocations are fixed by static strain aging after cold working. The above component strength can be obtained.

以下、本発明の実施例について、比較例と比較して具体的に説明する。
[第1実施例]
表1に記載の成分組成からなる供試材No.1〜33の供試鋼を調製し、この供試鋼150kgを真空誘導炉で溶解して、上面:φ245mm、下面:φ210mm×長さ480mmのインゴットに鋳造した。このインゴットを、1150〜1250℃で3hrのソーキングの後、155mm角の四角材に熱間鍛造して、長さ600mm程度に切断し、155mm角×600mm長さのビレットとした。次に、このビレットを、155mm角×200mm長さと、155mm角×400mm長さに切断して鋼片とし、それぞれをダミービレットに溶接した。
Examples of the present invention will be specifically described below in comparison with comparative examples.
[First embodiment]
Test material No. which consists of a component composition of Table 1 is shown. Sample steels 1 to 33 were prepared, 150 kg of the test steel was melted in a vacuum induction furnace, and cast into an ingot having an upper surface of φ245 mm, a lower surface of φ210 mm × a length of 480 mm. The ingot was soaked at 1150 to 1250 ° C. for 3 hours, hot forged into a 155 mm square material, cut to a length of about 600 mm, and a billet having a length of 155 mm square × 600 mm was obtained. Next, this billet was cut into a 155 mm square × 200 mm length and a 155 mm square × 400 mm length to form a steel piece, and each was welded to a dummy billet.

次に、155mm角×200mm長さの鋼片を、ダミービレットごと、表1に示す温度で加熱して、φ12mmの丸棒に圧延(熱間加工)し、表1に示す速度で冷却した。さらに、この丸棒を切断して、中心部からφ10×15mm長さの試験片を切り出した(試験片1)。   Next, a steel piece of 155 mm square × 200 mm length was heated at the temperature shown in Table 1 together with the dummy billet, rolled (hot work) to a φ12 mm round bar, and cooled at the speed shown in Table 1. Furthermore, this round bar was cut, and a test piece having a length of φ10 × 15 mm was cut from the center (test piece 1).

また、155mm角×400mm長さの鋼片を、ダミービレットごと、表1に示す温度で加熱して、φ80mmの丸棒に圧延(熱間加工)し、表1に示す速度で冷却した。さらに、この丸棒を切断して、中心部からφ80×30mm長さの試験片を切り出した(試験片2)。   In addition, a 155 mm square × 400 mm long steel piece was heated together with the dummy billet at the temperature shown in Table 1, rolled into a round bar of φ80 mm (hot working), and cooled at the speed shown in Table 1. Further, this round bar was cut, and a test piece having a length of φ80 × 30 mm was cut out from the center (test piece 2).

さらに、N固溶量、フェライト相の組織分率(フェライト組織分率)、介在物の平均面積等について、以下の方法により測定した。
<N固溶量>
試験片から切り出したサンプルで、前記JIS G 1228に準拠する不活性ガス融解法−熱伝導度法およびアンモニア蒸留分離インドフェノール青吸光光度法にてN固溶量を測定した。
Further, the N solid solution amount, the ferrite phase structure fraction (ferrite structure fraction), the average area of inclusions, and the like were measured by the following methods.
<N solid solution amount>
A sample cut out from the test piece was measured for the amount of N solid solution by an inert gas melting method-thermal conductivity method and an ammonia distillation separated indophenol blue absorptiometric method based on JIS G 1228.

<フェライト組織分率の測定方法>
試験片の表面から円柱の直径Dの1/4の深さの位置(以下、D/4位置)かつ軸方向中央近傍を観察できるように、供試材を円柱の軸に沿って(半円柱形状に)切断して樹脂に埋め込み、切断面をエメリー紙およびダイヤモンドバフで鏡面に研磨し、ナイタール液(3%硝酸エタノール溶液)で腐食させた。腐食面を光学顕微鏡で観察して構成組織および結晶粒を判別した。組織解析は、100倍で5箇所(5視野)の写真を撮影し、これらの写真に対して、画像解析ソフト(Image Pro Plus、Media Cybernetics社製)を用いて画像を2値化して、白色の領域をフェライト相として各写真の面積率を算出し、5視野の平均値をフェライト組織分率とした。
<Measurement method of ferrite structure fraction>
The specimen is placed along the axis of the cylinder (half cylinder) so that the position at a depth of 1/4 of the diameter D of the cylinder from the surface of the test piece (hereinafter referred to as D / 4 position) and the vicinity of the center in the axial direction can be observed. Cut into shape) and embedded in resin, the cut surface was polished to a mirror surface with emery paper and diamond buff, and corroded with nital solution (3% nitric acid ethanol solution). The corroded surface was observed with an optical microscope to determine the structure and crystal grains. Tissue analysis was taken at 5 times (5 fields of view) at 100x, and these images were binarized using image analysis software (Image Pro Plus, Media Cybernetics) to produce white The area ratio of each photograph was calculated using the above region as the ferrite phase, and the average value of the five views was defined as the ferrite structure fraction.

<介在物についての測定方法>
試験片の表面から円柱のD/4位置かつ軸方向中央近傍を観察できるように、供試材を円柱の軸に沿って(半円柱形状に)切断して樹脂に埋め込み、切断面をエメリー紙およびダイヤモンドバフで鏡面に研磨した。次に、D/4位置について、自動EPMA分析(測定元素:N,Na,Mg,Al,Si,S,K,Ca,Ti,V,Cr,Mn,Fe)を行った。これにより、介在物の組成、位置、個数、介在物1個当たりの面積を、それぞれ求めた。表1には、全組織中の酸化物系介在物1個あたりの平均面積(表中、酸化物系介在物の平均面積と記す)、および、1個あたりの平均面積が0.5μm以上の酸化物系および硫化物系介在物の個数(表中、単位面積当たりの介在物の個数と記す)を示す。
<Measurement method for inclusions>
The specimen is cut along the cylinder axis (in a semi-cylindrical shape) and embedded in the resin so that the D / 4 position of the cylinder and the vicinity of the center in the axial direction can be observed from the surface of the test piece, and the cut surface is emery paper And polished to a mirror surface with a diamond buff. Next, automatic EPMA analysis (measurement elements: N, Na, Mg, Al, Si, S, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, and Fe) was performed on the D / 4 position. Thereby, the composition, position, number of inclusions, and area per inclusion were determined. In Table 1, the average area per oxide inclusion in the entire structure (referred to as the average area of oxide inclusions in the table), and the average area per piece is 0.5 μm 2 or more The number of oxide-based and sulfide-based inclusions (denoted as the number of inclusions per unit area in the table).

Figure 0005363827
Figure 0005363827

これらの試験片1について、冷間加工性の評価を行い、試験片2について、切り屑処理性の評価を行った。   These test pieces 1 were evaluated for cold workability, and the test pieces 2 were evaluated for chip disposal.

<冷間加工性の評価>
各試験片(試験片1)を、1600tプレスを用い、端面を拘束した状態で、表3に示す開始温度で、ひずみ速度10/secの冷間鍛造により試験片の軸方向に80%まで圧縮して、機械構造用部品の加工試験品(冷間鍛造材)を作製した。なお、加工ひずみ速度は、加工中(塑性変形中)のひずみ速度の平均値とした。なお、圧縮率は、機械構造用鋼の圧縮方向長をH0、圧縮後(機械構造用部品)の圧縮方向長をHとして表したとき、(H0−H)/H0×100で算出される。そして、冷間鍛造時に、1600tプレスに付属のロードセルと変位計を用いて、変位抵抗−変位曲線を記録し、この曲線における変形抵抗の最大値を最大変形抵抗とした。また、冷間鍛造により割れの発生した冷間鍛造材を「×」、割れのない冷間鍛造材を「○」として、評価した。
<Evaluation of cold workability>
Each test piece (test piece 1) was compressed to 80% in the axial direction of the test piece by cold forging at a strain rate of 10 / sec at the starting temperature shown in Table 3 with a 1600t press and the end face restrained. Then, a processed test product (cold forging material) of a machine structural component was produced. The processing strain rate was an average value of strain rates during processing (plastic deformation). The compression ratio, when the compression direction length of the machine structural steel representing H 0, the compression direction length after compression (parts for machine structural) as H, calculated in (H 0 -H) / H 0 × 100 Is done. At the time of cold forging, a displacement resistance-displacement curve was recorded using a load cell attached to the 1600 t press and a displacement meter, and the maximum value of the deformation resistance in this curve was defined as the maximum deformation resistance. Moreover, the cold forging material which generate | occur | produced the crack by cold forging was evaluated as "*", and the cold forging material without a crack was evaluated as "(circle)".

得られた各加工試験品について、冷間加工後の強度として、冷間鍛造材のビッカース硬さを測定した。冷間鍛造材の円柱形の軸(冷間鍛造前の試験片の軸)に沿って切断して樹脂に埋め込んで試料として調整し、冷間鍛造材の円柱形の軸方向中央における直径の1/4位置の左右3点ずつ計6点のビッカース硬さ(Hv)を測定した。   About each obtained process test article, the Vickers hardness of the cold forging material was measured as intensity | strength after cold work. Cut along the cylindrical axis of the cold forging material (the axis of the test piece before cold forging), embed it in the resin, adjust it as a sample, and adjust the diameter of the cold forging material at the center in the axial direction of the cylinder. A total of 6 points of Vickers hardness (Hv) were measured at 3 points on the left and right sides of the / 4 position.

<切り屑処理性の評価>
各試験片(試験片2)を、ドリル切削試験に供することで、切り屑処理性を評価した。
試験条件は、下記のとおりとした。
<Evaluation of chip disposal>
Each test piece (test piece 2) was subjected to a drill cutting test to evaluate chip disposal.
The test conditions were as follows.

工具:SKH51、φ5.0mmストレートドリル
切削速度:10、15m/min
送り:0.1、0.2mm/rev
切削油:なし(乾式)
穴深さ:22(mm)未貫通穴
Tool: SKH51, φ5.0mm straight drill Cutting speed: 10, 15m / min
Feed: 0.1, 0.2mm / rev
Cutting oil: None (dry type)
Hole depth: 22 (mm) non-through hole

ドリル切削後、各条件における切り屑をそれぞれ100個ずつ採取し、表2に示す条件で切り屑を分類した。なお、表2では、代表して、供試材No.3、6、20、22、23、32について示している。各切り屑片の形態により、表に示す評価点に基づいて、4条件の評価点の平均を切り屑処理性指数とし、この値の大小で切り屑処理性の良否を判断した。切り屑処理性は、切り屑が短いほど高くなるように指数付けしてある。そして、切り屑処理性指数が90以下となると、4巻き以下、8巻き以下の切り屑が増加することから、90以上を切り屑処理性が良好「○」、90未満を切り屑処理性が不良「×」とした。   After drill cutting, 100 chips were collected for each condition, and the chips were classified under the conditions shown in Table 2. In Table 2, as a representative, the test material No. 3, 6, 20, 22, 23, and 32 are shown. Based on the evaluation points shown in the table, the average of the four evaluation points was defined as the chip disposal index, and the quality of the chip disposal was determined based on the magnitude of this value. The chip disposability is indexed so as to increase as the chip becomes shorter. When the chip disposal index is 90 or less, the number of chips of 4 or less and 8 or less is increased. Therefore, 90 or more has good chip disposal, and less than 90 has chip disposal. Defect “x”.

具体的には、切り屑形態が、1巻き以下は3点、4巻き以下は2点、8巻き以下は1点、8巻きを超えるものは0点とし、満点が100となるようにしている(切り屑形態が全て1巻き以下の場合が満点である)。例えば、表2に示すように、供試材No.20を例にとると、切削速度15m/min、送り0.2mm/revの鋼種の切り屑は1巻き以下が71個、4巻き以下が29個である。したがって、(71×3+29×2+0×1+0×0)÷3≒90.3となる。同様に、送り0.1mm/revも計算すると、約78.7となる。そして、平均は(90.3+78.7)÷2=84.5となる。同じように計算を進めると、切削速度15m/minと10m/minの平均は86.4となり、この値が供試材No.20の切り屑処理性指数となる。   Specifically, the chip shape is 3 points for 1 roll or less, 2 points for 4 rolls or less, 1 point for 8 rolls or less, 0 for those exceeding 8 rolls, and a perfect score of 100. (If the chip form is 1 turn or less, it is a perfect score). For example, as shown in Table 2, the test material No. Taking 20 as an example, the number of chips of a steel type with a cutting speed of 15 m / min and a feed of 0.2 mm / rev is 71 for one turn or less and 29 for four turns or less. Therefore, (71 × 3 + 29 × 2 + 0 × 1 + 0 × 0) ÷ 3≈90.3. Similarly, when the feed 0.1 mm / rev is calculated, it is about 78.7. The average is (90.3 + 78.7) /2=84.5. When the calculation proceeds in the same manner, the average of the cutting speeds of 15 m / min and 10 m / min is 86.4. A chip disposal index of 20 is obtained.

これらの試験結果において、得られた加工試験品(供試材)について割れがなく、しかもビッカース硬さ(加工後硬さ)に対して変形抵抗が同じか、低い場合(具体的には、前記式(1)に示す条件を満足する場合)を、冷間加工性に優れたものと判定し、さらに切り屑処理性が良好な場合を、総合判定を「○」と表示した。一方、割れが生じた場合、ビッカース硬さに対して変形抵抗が高い場合、切り屑処理性が不良の場合のいずれか一つ以上に該当する場合は、総合判定を「×」と表示した。これらの結果を表3に示す。また、本発明の一部の実施例および比較例において、部品強度(加工後硬さ)と最大変形抵抗との関係を図1に示す。なお、図1において、判定式は、式(1)を示す。   In these test results, when the obtained processed test article (test material) is not cracked and the deformation resistance is the same or low with respect to the Vickers hardness (hardness after processing) (specifically, When satisfying the condition shown in the formula (1)), it was determined that the cold workability was excellent, and when the chip disposability was good, the comprehensive determination was indicated as “◯”. On the other hand, when the crack occurred, when the deformation resistance was high with respect to the Vickers hardness, or when any one of the cases where the chip disposal was poor, the comprehensive judgment was displayed as “x”. These results are shown in Table 3. FIG. 1 shows the relationship between the component strength (hardness after processing) and the maximum deformation resistance in some examples and comparative examples of the present invention. In FIG. 1, the determination formula indicates Formula (1).

Figure 0005363827
Figure 0005363827

Figure 0005363827
Figure 0005363827

表3に示すとおり、本発明の範囲を満たす供試材は、加工中は良好な冷間加工性を確保し、加工後は必要な硬度、強度を得ることができることが分かった。さらに、切り屑処理性に優れていることが分かった。すなわち、本発明の実施例(供試材No.1〜19)は、総合判定が「○」であり、得られた加工試験品について割れがなく、しかもビッカース硬さに対して低い変形抵抗を示し(具体的には、前記式(1)に示す条件を満足する)、優れた冷間加工性を示していると共に、優れた切り屑処理性を有している。   As shown in Table 3, it was found that the test materials satisfying the scope of the present invention ensured good cold workability during processing and can obtain necessary hardness and strength after processing. Furthermore, it turned out that it is excellent in chip disposal property. That is, in the examples of the present invention (test materials No. 1 to 19), the overall judgment is “◯”, the obtained processed test product is not cracked, and has a low deformation resistance with respect to the Vickers hardness. It shows (specifically, satisfies the condition shown in the above formula (1)), exhibits excellent cold workability, and has excellent chip disposal.

これに対して、前記のいずれかの条件を満足しない比較例(供試材No.20〜33)は、冷間加工性および/または切り屑処理性に劣るものであることが分かる。   On the other hand, it turns out that the comparative example (test material No. 20-33) which does not satisfy any of said conditions is inferior to cold work property and / or chip disposal property.

すなわち、供試材No.20は、C含有量が多く、かつ全組織中の酸化物系介在物1個あたりの平均面積(以下、介在物の平均面積という)、1個あたりの平均面積が0.5μm以上の酸化物系および硫化物系介在物の個数(以下、介在物の個数という)の条件を逸脱している例であり、加工後に割れが発生し、変形抵抗が大きく、式(1)の条件を逸脱しビッカース硬さに対して大きい変形抵抗を示している。また、切り屑処理性に劣っている。供試材No.21は、Si含有量が少ない例であり、加工後に割れが発生している。供試材No.22は、Si含有量が多い例であり、加工後に割れが発生し、式(1)の条件を逸脱しビッカース硬さに対して大きい変形抵抗を示している。 That is, the test material No. No. 20 is an oxide having a high C content and an average area per oxide inclusion in the entire structure (hereinafter referred to as an average area of inclusions) of 0.5 μm 2 or more. This is an example that deviates from the condition of the number of inclusions and sulfide inclusions (hereinafter referred to as the number of inclusions), cracking occurs after processing, deformation resistance is large, and deviation from the condition of formula (1) It shows a large deformation resistance against the Vickers hardness. Moreover, it is inferior to chip disposal property. Specimen No. No. 21 is an example in which the Si content is low, and cracks occur after processing. Specimen No. No. 22 is an example with a large Si content, and cracks occur after processing, which deviates from the condition of formula (1) and shows a large deformation resistance with respect to Vickers hardness.

供試材No.23は、Mn含有量が少ない例であり、加工後に割れが発生している。供試材No.24は、熱間加工後の冷却速度が低く、N固溶量が少ない例であり、式(1)の条件を逸脱しビッカース硬さに対して大きい変形抵抗を示している。また、切り屑処理性に劣っている。供試材No.25は、Mn含有量が多い例であり、加工後に割れが発生している。供試材No.26は、P含有量が多い例であり、加工後に割れが発生している。供試材No.27は、S含有量が多い例であり、加工後に割れが発生している。   Specimen No. No. 23 is an example in which the Mn content is low, and cracks occur after processing. Specimen No. No. 24 is an example in which the cooling rate after hot working is low and the amount of N solid solution is small, and deviates from the condition of the formula (1) and shows a large deformation resistance with respect to the Vickers hardness. Moreover, it is inferior to chip disposal property. Specimen No. No. 25 is an example having a high Mn content, and cracks occur after processing. Specimen No. No. 26 is an example in which the P content is large, and cracks occur after processing. Specimen No. No. 27 is an example in which the S content is large, and cracks occur after processing.

供試材No.28は、Al含有量が多く、N固溶量が少ない例であり、式(1)の条件を逸脱しビッカース硬さに対して大きい変形抵抗を示している。また、切り屑処理性に劣っている。供試材No.29は、N含有量が少なく、熱間加工温度が低く、N固溶量が少ない例であり、式(1)の条件を逸脱しビッカース硬さに対して大きい変形抵抗を示している。また、切り屑処理性に劣っている。供試材No.30は、熱間加工温度が低く、N固溶量が少ない例であり、式(1)の条件を逸脱しビッカース硬さに対して大きい変形抵抗を示している。また、切り屑処理性に劣っている。   Specimen No. No. 28 is an example in which the Al content is large and the N solid solution amount is small, and deviates from the condition of the formula (1) and shows a large deformation resistance with respect to the Vickers hardness. Moreover, it is inferior to chip disposal property. Specimen No. No. 29 is an example in which the N content is low, the hot working temperature is low, and the N solid solution amount is low, which deviates from the condition of the formula (1) and shows a large deformation resistance with respect to the Vickers hardness. Moreover, it is inferior to chip disposal property. Specimen No. 30 is an example in which the hot working temperature is low and the amount of N solid solution is small, and deviates from the condition of the formula (1) and shows a large deformation resistance with respect to the Vickers hardness. Moreover, it is inferior to chip disposal property.

供試材No.31は、N含有量が多い例であり、加工後に割れが発生している。供試材No.32は、C含有量、Si含有量が多く、N含有量、N固溶量が少なく、また、介在物の平均面積が大きく、介在物の個数が多く、フェライト組織分率が低い例であり、加工後に割れが発生し、変形抵抗が大きく、式(1)の条件を逸脱しビッカース硬さに対して大きい変形抵抗を示している。また、切り屑処理性に劣っている。なお、供試材No.32は、一般的なフェライト-パーライト鋼(S25C(フェライト分率:70〜80%))のため、フェライト組織分率が低いものである。供試材No.33は、N含有量、N固溶量が少ない例であり、式(1)の条件を逸脱しビッカース硬さに対して大きい変形抵抗を示している。また、切り屑処理性に劣っている。   Specimen No. No. 31 is an example in which the N content is large, and cracks occur after processing. Specimen No. 32 is an example in which the C content and Si content are large, the N content and the N solid solution amount are small, the average area of inclusions is large, the number of inclusions is large, and the ferrite structure fraction is low. In addition, cracks occur after the processing, the deformation resistance is large, and the deformation resistance deviates from the condition of the formula (1), and the deformation resistance is large with respect to the Vickers hardness. Moreover, it is inferior to chip disposal property. The test material No. No. 32 is a general ferrite-pearlite steel (S25C (ferrite fraction: 70 to 80%)) and has a low ferrite structure fraction. Specimen No. No. 33 is an example in which the N content and the N solid solution amount are small, and deviates from the condition of the formula (1) and shows a large deformation resistance with respect to the Vickers hardness. Moreover, it is inferior to chip disposal property.

[第2実施例]
表4に記載の成分組成からなる供試材No.34〜48の供試鋼を調製し、この供試鋼150kgを真空誘導炉で溶解して、上面:φ245mm×下面:φ210mm×長さ:480mmのインゴットに鋳造した。次に、それぞれのインゴットを鍛造(ソーキング:1250℃×3hr程度、鍛造加熱:1000℃×1hr程度)および切断し、150mm角×680mm長さの鋼片とした。この鋼片を、表4に示す温度で加熱して、φ80mmの丸棒に鍛造(熱間加工)した。さらに、この丸棒を350mm長さ程度毎に切断し、供試材とした。D/4位置からφ10mm×15mmの試験片を、また前記供試材の一部について、さらに中心部(円柱形の軸近傍)からφ20mm×30mm、φ30mm×45mmの試験片をそれぞれ切り出した。
なお、N固溶量は、前記第1実施例と同様の方法で測定した。
[Second Embodiment]
Test material No. which consists of a component composition of Table 4 is shown. 34 to 48 test steels were prepared, 150 kg of the test steel was melted in a vacuum induction furnace, and cast into an ingot having an upper surface: φ245 mm × lower surface: φ210 mm × length: 480 mm. Next, each ingot was forged (soaking: about 1250 ° C. × 3 hr, forging heating: about 1000 ° C. × 1 hr) and cut into steel pieces of 150 mm square × 680 mm length. This steel slab was heated at the temperature shown in Table 4 and forged (hot-worked) into a φ80 mm round bar. Furthermore, this round bar was cut into about 350 mm lengths to obtain test materials. A test piece of φ10 mm × 15 mm was cut out from the D / 4 position, and a test piece of φ20 mm × 30 mm and φ30 mm × 45 mm was cut out from the central part (near the cylindrical axis) of a part of the specimen.
The N solid solution amount was measured by the same method as in the first example.

Figure 0005363827
Figure 0005363827

得られた3種の試験片について、冷間加工性の評価を行った。評価方法は、前記第1実施例と同様である。なお、冷間鍛造開始温度(℃)は、全て20℃である。各加工品の加工条件、変形抵抗、割れの有無、および加工後の硬さを、表5に示す。また、一部の実施例と比較例における部品強度(加工後硬さ)と最大変形抵抗との関係を図1に示す。   The obtained three types of test pieces were evaluated for cold workability. The evaluation method is the same as in the first embodiment. The cold forging start temperature (° C.) is all 20 ° C. Table 5 shows the processing conditions, deformation resistance, presence / absence of cracks, and hardness after processing of each processed product. FIG. 1 shows the relationship between the component strength (hardness after processing) and the maximum deformation resistance in some examples and comparative examples.

Figure 0005363827
Figure 0005363827

表5に示すとおり、本発明の範囲を満たす供試材は、部品サイズに依らず加工中は良好な冷間加工性を確保し、加工後は必要な硬度、強度を得ることができることが分かった。すなわち、本発明の実施例(供試材No.34〜43)は、総合判定が「○」であり、得られた加工試験品について割れがなく、しかもビッカース硬さに対して低い変形抵抗を示し(具体的には、前記式(1)に示す条件を満足する)、優れた冷間加工性を示している。   As shown in Table 5, it can be seen that the test materials satisfying the scope of the present invention can ensure good cold workability during the processing regardless of the part size, and can obtain the necessary hardness and strength after the processing. It was. That is, in the examples of the present invention (test materials No. 34 to 43), the overall judgment is “◯”, the obtained processed test product is not cracked, and has a low deformation resistance against the Vickers hardness. (Specifically, the conditions shown in the formula (1) are satisfied), and excellent cold workability is shown.

これに対して、前記のいずれかの条件を満足しない比較例(供試材No.44〜48)は、冷間加工性に劣るものであることが分かる。
すなわち、供試材No.44は、N含有量が少なく、N固溶量が少ない例であり、式(1)の条件を逸脱しビッカース硬さに対して大きい変形抵抗を示している。
On the other hand, it turns out that the comparative example (test material No. 44-48) which does not satisfy any of said conditions is inferior to cold workability.
That is, the test material No. No. 44 is an example in which the N content is small and the N solid solution amount is small, and deviates from the condition of the formula (1) and shows a large deformation resistance with respect to the Vickers hardness.

供試材No.45は、C含有量、S含有量が多く、また、フェライト組織分率が低い例であり、加工後に割れが発生し、式(1)の条件を逸脱しビッカース硬さに対して大きい変形抵抗を示している。供試材No.46は、C含有量が多い例であり、加工後に割れが発生し、式(1)の条件を逸脱しビッカース硬さに対して大きい変形抵抗を示している。   Specimen No. No. 45 is an example having a high C content and S content, and a low ferrite structure fraction. Cracking occurs after processing, which deviates from the condition of formula (1) and has a large deformation resistance with respect to Vickers hardness. Is shown. Specimen No. No. 46 is an example having a large C content, and cracks are generated after processing, deviating from the condition of formula (1) and showing a large deformation resistance with respect to the Vickers hardness.

供試材No.47は、Mn含有量が多く、Al含有量が少ない例であり、加工後に割れが発生している。供試材No.48は、N含有量、N固溶量が少ない例であり、式(1)の条件を逸脱しビッカース硬さに対して大きい変形抵抗を示している。   Specimen No. 47 is an example having a high Mn content and a low Al content, and cracking occurs after processing. Specimen No. 48 is an example in which the N content and the N solid solution amount are small, and deviates from the condition of the formula (1) and shows a large deformation resistance with respect to the Vickers hardness.

以上、本発明に係る機械構造用鋼およびその製造方法ならびに機械構造用部品について最良の実施の形態および実施例を示して詳細に説明したが、本発明の趣旨は前記した内容に限定されるものではない。なお、本発明の内容は、前記した記載に基づいて広く改変・変更等することができることはいうまでもない。   As described above, the steel for machine structure, the manufacturing method thereof, and the machine structure parts according to the present invention have been described in detail by showing the best mode and examples. However, the gist of the present invention is limited to the above-described contents. is not. Needless to say, the contents of the present invention can be widely modified and changed based on the above description.

Claims (8)

C:0.005〜0.045質量%、Si:0.005〜0.05質量%、Mn:0.4〜1質量%、P:0.05質量%以下、S:0.005〜0.05質量%、Al:0.01〜0.06質量%、N:0.009〜0.02質量%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる組成を有し、
N固溶量は0.0085質量%以上であり、
フェライト相の組織分率が、90%以上であり、
全組織中の酸化物系介在物1個あたりの平均面積が2.5μm以下、且つ、
1個あたりの平均面積が0.5μm以上の酸化物系および硫化物系介在物の個数が、0.25mm当たり70個以下であることを特徴とする機械構造用鋼。
C: 0.005-0.045 mass%, Si: 0.005-0.05 mass%, Mn: 0.4-1 mass%, P: 0.05 mass% or less, S: 0.005-0 0.05% by mass, Al: 0.01 to 0.06% by mass, N: 0.009 to 0.02% by mass, with the balance being composed of Fe and inevitable impurities,
N solid solution amount is 0.0085 mass% or more,
The structure fraction of the ferrite phase is 90% or more,
The average area per oxide inclusion in the entire structure is 2.5 μm 2 or less, and
A steel for machine structure, wherein the number of oxide-based and sulfide-based inclusions having an average area of 0.5 μm 2 or more per one is 70 or less per 0.25 mm 2 .
前記組成がさらに、Cr:2質量%以下、およびMo:2質量%以下のうち1種以上を含有することを特徴とする請求項1に記載の機械構造用鋼。   The steel for machine structure according to claim 1, wherein the composition further contains at least one of Cr: 2 mass% or less and Mo: 2 mass% or less. 前記組成がさらに、Ti:0.2質量%以下、Nb:0.2質量%以下、およびV:0.2質量%以下のうち1種以上を含有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の機械構造用鋼。   The said composition further contains 1 or more types in Ti: 0.2 mass% or less, Nb: 0.2 mass% or less, and V: 0.2 mass% or less, The Claim 1 or Claim characterized by the above-mentioned. Item 3. A structural steel according to Item 2. 前記組成がさらに、B:0.005質量%以下を含有することを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の機械構造用鋼。   The steel for machine structure according to any one of claims 1 to 3, wherein the composition further contains B: 0.005 mass% or less. 前記組成がさらに、Cu:5質量%以下、Ni:5質量%以下、およびCo:5質量%以下のうち1種以上を含有することを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の機械構造用鋼。   5. The composition according to claim 1, wherein the composition further contains one or more of Cu: 5 mass% or less, Ni: 5 mass% or less, and Co: 5 mass% or less. Machine structural steel according to Item. 前記組成がさらに、Ca:0.05質量%以下、REM:0.05質量%以下、Mg:0.02質量%以下、Li:0.02質量%以下、Pb:0.5質量%以下、およびBi:0.5質量%以下のうち1種以上を含有することを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の機械構造用鋼。   The composition is further Ca: 0.05 mass% or less, REM: 0.05 mass% or less, Mg: 0.02 mass% or less, Li: 0.02 mass% or less, Pb: 0.5 mass% or less, And Bi: One or more types are contained among 0.5 mass% or less, Steel for machine structure as described in any one of Claim 1 thru | or 5 characterized by the above-mentioned. 請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載の組成を有する合金を溶解する溶解工程と、
前記溶解工程で溶解された溶解物を鋳造する鋳造工程と、
前記鋳造工程で鋳造された鋳塊を、1000〜1200℃で圧延または鍛造することで熱間加工する熱間加工工程と、
前記熱間加工工程で熱間加工された熱間加工材を、1000℃の状態から200℃の状態まで冷却する際に、2.5℃/s以上の冷却速度で冷却する冷却工程と、を含むことを特徴とする機械構造用鋼の製造方法。
A melting step of melting an alloy having the composition according to any one of claims 1 to 6;
A casting process for casting the melted material melted in the melting process;
A hot working step of hot working the ingot cast in the casting step by rolling or forging at 1000 to 1200 ° C;
A cooling step of cooling the hot-worked material hot-processed in the hot-working step at a cooling rate of 2.5 ° C./s or more when cooling from a state of 1000 ° C. to a state of 200 ° C. A method for producing steel for machine structure, comprising:
請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載の機械構造用鋼を、開始温度200℃未満で冷間加工して製造されたことを特徴とする機械構造用部品。   A machine structural component manufactured by cold working the steel for machine structural according to any one of claims 1 to 6 at a starting temperature of less than 200 ° C.
JP2009029405A 2009-02-12 2009-02-12 Steel for machine structure, manufacturing method thereof and machine structure parts Expired - Fee Related JP5363827B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009029405A JP5363827B2 (en) 2009-02-12 2009-02-12 Steel for machine structure, manufacturing method thereof and machine structure parts

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009029405A JP5363827B2 (en) 2009-02-12 2009-02-12 Steel for machine structure, manufacturing method thereof and machine structure parts

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010185102A JP2010185102A (en) 2010-08-26
JP5363827B2 true JP5363827B2 (en) 2013-12-11

Family

ID=42765932

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009029405A Expired - Fee Related JP5363827B2 (en) 2009-02-12 2009-02-12 Steel for machine structure, manufacturing method thereof and machine structure parts

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5363827B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018076556A (en) * 2016-11-09 2018-05-17 株式会社神戸製鋼所 Steel material for soft magnetic component and manufacturing method of soft magnetic component using the same
JP2021017619A (en) * 2019-07-19 2021-02-15 日本製鉄株式会社 Steel for cold forging

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4306078B2 (en) * 2000-02-15 2009-07-29 Jfeスチール株式会社 High tensile hot-rolled steel sheet excellent in bake hardenability and impact resistance and method for producing the same
JP4543963B2 (en) * 2004-03-18 2010-09-15 Jfeスチール株式会社 Hot-rolled steel sheet excellent in work hardenability and manufacturing method thereof
JP4834962B2 (en) * 2004-05-07 2011-12-14 日立化成工業株式会社 Polyamideimide resin and method for producing the same
JP4295314B2 (en) * 2006-12-28 2009-07-15 株式会社神戸製鋼所 Steel for high-speed cold work, method for producing the same, and method for producing high-speed cold-worked parts

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010185102A (en) 2010-08-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5114689B2 (en) Case-hardened steel and method for producing the same
JP4193998B1 (en) Machine structural steel excellent in machinability and manufacturing method thereof
JP6652019B2 (en) Machine structural steel and induction hardened steel parts for induction hardening
JP5368830B2 (en) Steel for machine structure, manufacturing method thereof and machine structure parts
KR20190034594A (en) Steel for machine structural use
JP5092578B2 (en) Low carbon sulfur free cutting steel
JP5537248B2 (en) Machine structural steel, manufacturing method thereof, and machined part manufacturing method using machine structural steel
JP5363827B2 (en) Steel for machine structure, manufacturing method thereof and machine structure parts
JP6477382B2 (en) Free-cutting steel
JP5472063B2 (en) Free-cutting steel for cold forging
JP5308922B2 (en) Machine structural steel, manufacturing method thereof, and machined part manufacturing method using machine structural steel
JP4765679B2 (en) Ferritic free-cutting stainless steel
JP2011184716A (en) Martensitic stainless free-cutting steel bar wire having excellent forgeability
JP5667502B2 (en) Friction welding machine structural steel and friction welding parts
JP5314509B2 (en) Steel for machine structure
JP6477383B2 (en) Free-cutting steel
JP5363882B2 (en) Cold-working steel, cold-working steel manufacturing method, machine structural component manufacturing method, and machine structural component
JP3255611B2 (en) Free-cutting steel rod and wire excellent in drilling workability and method for producing the same
JPH09165643A (en) Bearing steel excellent in rolling fatigue characteristic
JP4768117B2 (en) Steel and machine parts with excellent machinability and cold workability
JP3256184B2 (en) Method for producing ultra-free-cutting steel rods and parts, and ultra-free-cutting steel rods and parts using them
JP3489655B2 (en) High-strength, high-toughness free-cut non-heat treated steel
JPH10195599A (en) Free cutting non-heat treated steel excellent in strength and toughness
JP5310095B2 (en) Manufacturing method of steel material with excellent black skin peripheral turning and torsional fatigue strength
JPH0797656A (en) Cold forging steel

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110901

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130607

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130618

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130726

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130827

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130906

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5363827

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees